[发明专利]三维结构微孔材料及其制备方法

权利要求书

1.一种三维结构微孔材料，其特征在于：所述微孔材料整体呈立体三维网状结构，在X、Y、Z方向上分别磁控排列有导磁微球粉末，在导磁微球粉末的表面覆载导磁纳米管，以及在导磁微球粉末的间隙内填充导磁纳米管，所述微孔材料整体表面电沉积有一层金属层，微孔孔径为1～100nm，所述微孔材料整体厚度为0.1～5μm，所述三维网状结构为焚烧掉高分子微孔基体材料后留下的导磁微球粉末与导磁纳米管的复合结构。

2.如权利要求1所述的三维结构微孔材料，其特征在于：所述覆载导磁纳米管的导磁微球粉末的表面面积为总面积的1/3以上。

3.如权利要求1或2所述的三维结构微孔材料，其特征在于：所述表面电沉积的金属层为镍层、铜层或镍铜合金层，所述表面电沉积的金属层的厚度为0.1～1.0μm。

4.一种如权利要求1～3任一所述的三维结构微孔材料的制备方法，其特征在于：按以下步骤进行：

Ⅰ在微球粉末表面包覆一层磁性金属粉末层，制得导磁微球粉末；将制得的导磁微球粉末溶于浓度为1～10％的有机溶剂中制成导磁微球粉末溶液；

Ⅱ通过化学镀方法在纳米管表面镀覆一层金属层，制得导磁纳米管；将制得的导磁纳米管溶于浓度为1～10％的有机溶剂中制成导磁纳米管溶液；

Ⅲ在高分子微孔基体材料的两面镶嵌具有极性的磁板，在电解槽的两侧面设置具有极性的磁板，将高分子微孔基体材料以与电解槽相对应侧面上的磁板极性相同的方式置于充有导磁微球粉末溶液的电解槽中，采用高强磁控方法在基体材料的X方向上磁控排列导磁微球粉末，之后将X方向上磁控排列有导磁微球粉末的高分子微孔基体材料置于充有导磁纳米管溶液的电解槽中，采用高强磁控方法在X方向上磁控排列的导磁微球粉末的表面覆载导磁纳米管，以及在X方向上磁控排列的导磁微球粉末的间隙内填充导磁纳米管；之后按相同的步骤依次在高分子多孔基体材料的Y、Z方向上磁控排列导磁微球粉末，并在Y、Z方向上磁控排列的导磁微球粉末的表面覆载导磁纳米管，以及在Y、Z方向上磁控排列的导磁微球粉末的间隙内填充导磁纳米管；所述覆载导磁纳米管的导磁微球粉末的表面面积为总面积的1/3以上；

所述步骤Ⅲ中的高强磁控方法具体为采用电磁线圈以电流强度控制磁力强度或采用永磁体控制磁力强度，所述磁力强度控制为5000～8000GS；

Ⅳ在经过步骤Ⅲ处理的材料表面电沉积一层金属层；

Ⅴ将经过步骤Ⅳ处理的材料置于热处理炉内，先在惰性气体氛围、温度为300～500℃的条件下焚烧，之后在还原气氛、温度为800～1000℃的条件下还原处理30～100min。

5.如权利要求4所述的三维结构微孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅰ中，微球粉末表面包覆的磁性金属粉末层的厚度为0.1～1μm，在微球粉末表面包覆一层磁性金属粉末层的方法为化学镀或微球粉末与磁性金属粉末按一定的质量比混合球磨。

6.如权利要求5所述的三维结构微孔材料的制备方法，其特征在于：所述微球粉末与磁性金属粉末的质量比为5～9：1～5。

7.如权利要求6所述的三维结构微孔材料的制备方法，其特征在于：所述微球粉末的粒径为1nm～1μm，所述微球粉末为金属微球粉末或非金属微球粉末，所述非金属微球粉末为球状的石墨粉末、石墨烯粉末、金刚石粉末、氮化硼粉末、硅粉末和氧化硅粉末中的一种，所述金属微球粉末为球状的镍、铁、铜、铝的单金属粉末及镍氧化物、铁氧化物、铜氧化物、铝氧化物粉末中的一种；所述磁性金属粉末为镍粉末，粒径为0.1～100nm。

8.如权利要求4所述的三维结构微孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅱ中，纳米管的长度为1～5nm、直径为0.5～5.0nm，所述纳米管为金属纳米管或非金属纳米管，所述非金属纳米管为碳纳米管、硅纳米管、氮化硼纳米管和纤维纳米管中的一种，所述金属纳米管为镍纳米管、四氧化三铁纳米管和三氧化二铝纳米管中的一种；所述纳米管表面镀覆的金属层为镍层、铁层或镍铁合金层，纳米管表面镀覆的金属层的厚度为0.1～1μm。

9.如权利要求4～8任一所述的三维结构微孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤Ⅳ中，表面电沉积的金属层为镍层、铜层或镍铜合金层，表面电沉积的金属层的厚度为0.1～1.0μm。