1.本发明涉及一种碳纳米管薄膜复合材料，尤其涉及一种碳纳米管薄膜复合材料的制备方法。
背景技术：
2.为了适应快速发展的柔性和可穿戴电子产品或设备，轻量化、导电、导热或需要其他新颖的性能突出的材料不断开发出来。利用高长径比的碳纳米管已制备出坚固、柔韧可折叠的碳纳米管薄膜。当碳纳米管组装成宏观薄膜时表现出的热学、电学和力学性能远不如单个碳纳米管。碳纳米管随机排列组成的宏观薄膜强度低于100 mpa，导热系数低于100 w/(m
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k)。为了进一步提高碳纳米管薄膜的导热导电或离子选择等性能，需要破除碳纳米管管间连接不良和碳纳米管石墨质量差的限制。
3.将碳纳米管薄膜与其他金属或非金属材料复合，使复合材料既具有碳纳米管薄膜的轻质、柔性、导电导热等性能，又能够使得碳纳米管薄膜的导电、导热或机械性能得到极大的提升，并且降低了其中复合的金属或非金属的成本或工艺难度，实现材料之间的性能互补。目前已有开发的碳纳米管薄膜复合材料，但工艺复杂，难以控制复合材料的性能，因此有必要开发一种新型碳纳米管薄膜复合材料。
技术实现要素：
4.本发明旨在解决上述缺陷，提供一种碳纳米管薄膜复合材料的制备方法。
5.为了克服背景技术中存在的缺陷，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，制备方法包括如下步骤：s1、通过浮动催化化学气相沉积法制备碳纳米管丝袜状筒膜；s2、在筒膜出炉口位置上方设有一个粉末震动筛，在筒膜不断抽出时，震动筛中不断抖落粉末均匀分散在丝袜状筒膜上，尾端的收集滚筒不断收卷起覆有粉末的筒膜；s3、将经步骤s2缠绕收集在滚筒上的筒膜取出，经辊压裁剪成膜，然后将辊压好的薄膜进行二次加热退火处理，得到碳纳米管复合薄膜材料。
6.根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述s1步骤中浮动催化化学气相沉积法使用的装置包括前驱体混合溶液吸入注射针筒2，针筒2通过注射泵1推进，经导流管3进入已被电阻炉7加热的炉管6中，炉管前端密封盖4和法兰盘5密封炉管前端，前驱体经过催化裂解形成丝袜状筒膜8。
7.根据本发明的另一个实施例，进一步包括步骤s2中的粉末为金属粉末或无机非金属粉末。
8.根据本发明的另一个实施例，进一步包括步骤s2中的粉末振动筛目数为150-15000目，震动频率为50-200pcs/s。
9.根据本发明的另一个实施例，进一步包括步骤s2中的滚筒收集速度为15-120r/min。
10.根据本发明的另一个实施例，进一步包括步骤s3中的二次加热退火处理温度为3000-3500℃。
11.根据本发明的另一个实施例，进一步包括步骤s3中辊压之前滚筒上层层收集的复合层数在20-500层。
12.根据本发明的另一个实施例，进一步包括步骤s3中得到的碳纳米管复合薄膜材料厚度为10-500μm。
13.本发明的有益效果是：一种碳纳米管薄膜复合材料的制备方法所制备的碳纳米管复合薄膜既具有薄膜材料的轻质柔性可折叠性，同时依据复合的金属或非金属材料，能够继承金属材料的高导电导热性，或继承无机非金属材料的离子选通性等。并且经过高温退火处理，金属粉末熔化联通在碳纳米管薄膜膜的孔隙中，而其他无机材料则被高温加固在碳膜网络中，起到了联结碳纳米管的作用，摒弃了复合材料之间需要添加粘结剂会降低材料性能的劣势，从而形成高性能的新型薄膜复合材料。并且这种新型碳纳米管复合薄膜的制备方法简单，成本低，可以通过改变粉末震动筛的目数变化复合的粉末粒径大小，通过改变震动筛的频率调节复合粉末的量，从而控制复合薄膜的性能。
附图说明
14.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
15.图1是本发明碳纳米管薄膜复合材料的制备装置的结构示意图；其中：1、注射泵，2、注射针筒，3、导流管，4、密封盖，5、法兰盘，6、石英炉管，7、高温电阻加热炉，8、丝袜状碳纳米管筒膜，9、滚筒，10、粉末、11、粉末震动筛。
具体实施方式
16.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.这种碳纳米管薄膜复合材料的制备方法的具体步骤包括：s1、通过浮动催化化学气相沉积法制备碳纳米管丝袜状筒膜；s2、在筒膜出炉口位置上方设有一个粉末震动筛，粉末可以为金属粉末或无机非金属粉末，如：铝粉、铜粉、镍粉、石墨烯粉末、石墨粉末、硅粉末。振动筛目数为150-15000目，震动频率为50-200pcs/s。在筒膜不断抽出时，震动筛中不断抖落粉末均匀分散在丝袜状筒膜上，尾端的收集滚筒不断收卷起覆有粉末的筒膜，滚筒收集速度为15-120r/min；s3、将经步骤s2缠绕收集在滚筒上的筒膜取出，经辊压裁剪成膜，然后将辊压好的薄膜进行二次加热退火处理，温度为3000-3500℃，得到碳纳米管复合薄膜材料。
18.所述辊压之前滚筒上层层收集的复合层数在20-500层，所述得到的碳纳米管复合薄膜材料厚度为10-500μm。
19.如图1所示，通过浮动催化化学气相沉积法制备碳纳米管丝袜状筒膜，将配置的前驱体混合溶液吸入注射针筒2中，通过注射泵1推进，经导流管3进入已被电阻炉7加热的炉管6中，炉管前端密封盖4和法兰盘5密封炉管前端；前驱体经过催化裂解形成丝袜状筒膜8，
出炉口位置上方设有一个粉末震动筛11，粉末10为石墨烯粉末。振动筛目数为500目，震动频率为50pcs/s。在筒膜不断抽出时，震动筛中不断抖落粉末均匀分散在丝袜状筒膜上，尾端的收集滚筒9不断收卷起覆有粉末的筒膜，滚筒收集速度为20r/min；将上述缠绕收集在滚筒上的筒膜取出，经辊压裁剪成膜，然后将辊压好的薄膜进行二次加热退火处理，温度为3100℃，得到碳纳米管复合薄膜材料。
20.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：s1、通过浮动催化化学气相沉积法制备碳纳米管丝袜状筒膜；s2、在筒膜出炉口位置上方设有一个粉末震动筛，在筒膜不断抽出时，震动筛中不断抖落粉末均匀分散在丝袜状筒膜上，尾端的收集滚筒不断收卷起覆有粉末的筒膜；s3、将经步骤s2缠绕收集在滚筒上的筒膜取出，经辊压裁剪成膜，然后将辊压好的薄膜进行二次加热退火处理，得到碳纳米管复合薄膜材料。2.如权利要求1所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于：所述s1步骤中浮动催化化学气相沉积法使用的装置包括前驱体混合溶液吸入注射针筒2，针筒2通过注射泵1推进，经导流管3进入已被电阻炉7加热的炉管6中，炉管前端密封盖4和法兰盘5密封炉管前端，前驱体经过催化裂解形成丝袜状筒膜8。3.如权利要求1所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中的粉末为金属粉末或无机非金属粉末。4.如权利要求1所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中的粉末振动筛目数为150-15000目，震动频率为50-200pcs/s。5.如权利要求1所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s2中的滚筒收集速度为15-120r/min。6.如权利要求1所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s3中的二次加热退火处理温度为3000-3500℃。7.如权利要求1所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s3中辊压之前滚筒上层层收集的复合层数在20-500层。8.如权利要求1所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于：步骤s3中得到的碳纳米管复合薄膜材料厚度为10-500μm。
技术总结
本发明涉及复合材料的技术领域，尤其涉及一种碳纳米管薄膜复合材料的制备方法。将碳纳米管筒膜从高温炉管中抽出时即时与金属或无机粉末进行复合并辊压得到的复合薄膜材料。将化学气相沉积法得到的碳纳米管丝袜状筒膜在高温炉管尾端抽出时，筒膜上方的粉末震动筛不断抖落细小粉末到筒膜上，尾端的收集装置不断收卷筒膜，再进行辊压和高温退火处理得到新型复合碳纳米管薄膜材料。在高温炉尾端在线将金属或无机粉末与刚抽出的碳纳米管筒膜进行一步在线复合，制备碳纳米管复合薄膜，成本低，除了继承碳纳米管薄膜原本的轻质、物理化学性能稳定的优势还具有金属或无机材料的特有性能，应用范围广泛可以用于散热器、集成电路、离子电池等领域。电池等领域。电池等领域。
技术研发人员：弓晓晶 许敬
受保护的技术使用者：江苏江南烯元石墨烯科技有限公司
技术研发日：2022.03.04
技术公布日：2022/7/5