[发明专利]用于制备包含单轴对准的纱线的碳纳米管片的方法和由此制备的碳纳米管片

权利要求书

1.一种用于制备碳纳米管片的方法，所述方法包括：

形成碳纳米管；

使所述碳纳米管聚集以形成纱线；

将所述纱线用溶剂处理以增强聚集力；

对经溶剂处理的纱线进行卷绕以制备具有其中一根纱线被连续卷绕的结构的片预制件；以及

对所述片预制件进行切割和/或压制以制备包括其中一根或多根纱线单轴对准的排列结构的碳纳米管片。

2.根据权利要求1所述的用于制备碳纳米管片的方法，其中形成碳纳米管的步骤包括：将包含碳源和催化剂的原料引入到具有加热装置的反应室中；和在所述反应室的加热部中利用由所述加热装置供应的热能使所述碳源转化成多个碳纳米管，以及

形成纱线的步骤能够包括通过π-π相互作用使生长的碳纳米管聚集以形成纱线。

3.根据权利要求1所述的用于制备碳纳米管片的方法，其中制备片预制件的步骤包括：使用绕轴旋转的卷绕装置对所述纱线进行卷绕，以及从所述卷绕装置释放经卷绕的纱线以获得所述片预制件，并且

所述片预制件为其中所述纱线的侧面在与所述轴平行的第二方向上连续且邻近地被卷绕并且具有内部空间的管的形式。

4.根据权利要求3所述的用于制备碳纳米管片的方法，其中将所述片预制件的至少一部分沿着所述第二方向切割使得不存在管状纱线，从而制备碳纳米管片；以及

所述碳纳米管片来源于对所述片预制件的切割并且包括多根单元纱线，所述多根单元纱线在与所述第二方向垂直的第一方向上在其相对端之间延伸；以及具有这样的排列结构：在其中所述多根单元纱线中的一根单元纱线的侧面与其相邻单元纱线的侧面邻近的状态下，并排定位的所述单元纱线的排列在所述第二方向上重复。

5.根据权利要求3所述的用于制备碳纳米管片的方法，其中对所述片预制件进行压制使得所述片预制件的彼此相对的介入有所述内部空间的内侧叠置以制备碳纳米管片；以及

所述碳纳米管片包括多根单元纱线，所述多根单元纱线以平面形状在所述第一方向上在其相对端之间延伸；以及具有这样的排列结构：在其中所述多根单元纱线中的一根单元纱线的侧面与其相邻单元纱线的侧面邻近的状态下，并排定位的所述单元纱线的排列在所述第二方向上重复。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于制备碳纳米管片的方法，其中所述片预制件为具有一个其中所述纱线的侧面连续且邻近地排列的结构的单层管形状，或者为其中叠置有两个或更多个所述结构的多层管形状。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的用于制备碳纳米管片的方法，其中所述碳纳米管片具有第一构造或第二构造，其中所述第一构造具有一个所述排列结构，以及在所述第二构造中，叠置有两个或更多个所述排列结构。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的用于制备碳纳米管片的方法，其中所述片预制件和所述碳纳米管片中的各纱线和所述单元纱线的侧面通过π-π相互作用结合，以及

当所述片预制件满足以下关系(1)时，通过π-π相互作用的结合强度为0.7N/tex至2.1N/tex，从而所述片预制件和所述碳纳米管片能够保持其形状：

10＜D*T*C＜7*10⁴ (1)

在以上中，D表示所述片预制件中的所述纱线的直径，其选自10μm至700μm的范围，

T表示邻近地定位的所述单元纱线之间的间隔，其选自0.0001μm至0.005μm的范围，以及

C表示所述片预制件中的所述纱线的每单位面积(μm²)碳纳米管的数量，其范围为10⁴至10⁵。

9.根据权利要求1所述的用于制备碳纳米管片的方法，其还包括选自切割、粘合、层合和折叠中的对碳纳米管片进行加工的至少一个步骤。