[发明专利]碳纳米管薄膜/半晶质聚合物复合材料及其制法与应用

说明书

本发明公开了一种碳纳米管薄膜/半晶质聚合物复合材料，其包括网络骨架，所述网络骨架包括由复数根碳纳米管聚集形成的碳纳米管薄膜，该复数根碳纳米管中的至少部分碳纳米管上分布有结晶体，并且其中至少一根碳纳米管上设置有由两个以上结晶体以所述碳纳米管为轴依次分布而形成的串晶结构，所述结晶体的材质选自能够结晶的聚合物。本发明还公开了所述碳纳米管薄膜/半晶质聚合物复合材料的制备方法与应用。本发明提供的碳纳米管薄膜/半晶质聚合物复合材料形态均一、力学强度高，厚度最低可达1μm，有效解决了碳纳米管在聚合物中难分散从而难以形成良好结晶形貌的问题。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，涉及一种碳纳米管薄膜/半晶质聚合物复合材料及其制法与应用，具体涉及一种具有良好串晶结构并且力学性能高的纳米管复合材料、及其制备方法与应用。

背景技术

碳纳米管因其特殊的管状结构而具有优异的力学、热学、电学等性能，因而可用于晶体管、传感器、半导体、超级电容器等众多应用领域。但是，由于碳纳米管表面光滑，因此碳纳米管管间的相互作用并不理想，这严重阻碍了碳纳米管在应用领域的发展。因此，研究者们通过多种方法试图解决碳纳米管管间的界面问题。例如通过化学方法在碳纳米管表面接枝官能团，这种方法虽然能够提高碳纳米管的反应活性并且能够提高碳纳米管表面粗糙度，从而使碳纳米管管间静摩擦增加，增强界面，但是这也同时对碳纳米管造成了结构上的破坏，从而使碳纳米管的性能下降。因此，一种不破坏碳纳米管同时又能够提高碳纳米管表面粗糙度的方法急需被开发。

有研究人员研究了聚乙烯在碳纳米管分散液中形成结晶的机理。这种方法使得聚乙烯在碳纳米管表面形成了结晶结构，提高了碳纳米管表面的粗糙程度，从而改善了碳纳米管管间界面。然而，由于碳纳米管本身结构的限制，这种方法利用碳纳米管制成分散液，并与聚合物共混，很难形成均匀分散液，这就导致了所制备的碳纳米管/聚乙烯复合材料结构不均匀，并且结晶形貌可控性差。

发明内容

针对碳纳米管难以分散，不能形成良好串晶结构的问题，本发明的主要目的在于提供一种碳纳米管薄膜/半晶质聚合物复合材料及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种碳纳米管薄膜/半晶质聚合物复合材料，其包括网络骨架，所述网络骨架包括由复数根碳纳米管聚集形成的碳纳米管薄膜，该复数根碳纳米管中的至少部分碳纳米管上分布有结晶体，并且其中至少一根碳纳米管上设置有由两个以上结晶体以所述碳纳米管为轴依次分布而形成的串晶结构，所述结晶体的材质选自能够结晶的聚合物。

在一些实施方案之中，所述碳纳米管薄膜表面及内部均分布有所述串晶结构。

在一些较为优选的实施方案之中，所述串晶结构中的相邻结晶体彼此间隔设置。

本发明实施例提供了一种制备所述碳纳米管薄膜/半晶质聚合物复合材料的方法，其包括：

提供由复数根碳纳米管聚集形成的碳纳米管薄膜，以及，提供主要由所述聚合物及溶剂组成的聚合物溶液；

以所述聚合物溶液充分浸润所述碳纳米管薄膜，并使所述聚合物至少在该复数根碳纳米管中的部分碳纳米管上结晶形成结晶体，且使其中至少两个结晶体以一碳纳米管为轴依次分布而形成串晶结构，从而形成所述碳纳米管薄膜/半晶质聚合物复合材料。

与现有技术相比，本发明的优点包括：

(1)本发明提供了一种碳纳米管薄膜/半晶质聚合物复合材料，不仅形态均一、力学强度高，而且厚度最低可达1μm，有效解决了碳纳米管在聚合物中难分散从而难以形成良好结晶形貌的问题。

(2)本发明提出的一种碳纳米管薄膜/半晶质聚合物复合材料不仅制备工艺简单可控，而且成本低，可广泛用于晶体管、传感器、半导体、超级电容器等众多应用领域。

附图说明