[发明专利]用于制备碳纳米管纤维的方法和由此制备的碳纳米管纤维

说明书

本发明涉及用于制备碳纳米管纤维的方法和由此制备的碳纳米管纤维，所述方法包括：在催化剂和催化活化剂的存在下由碳源制备碳纳米管聚集体(S1)；使所述碳纳米管聚集体与氧化石墨烯接触(S2)；以及使与所述氧化石墨烯接触的所述碳纳米管聚集体纤维化(S3)。

技术领域

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年2月3日提交的韩国专利申请第10-2017-0015343号的优先权和权益，其公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及用于制备能够增强拉伸强度的碳纳米管纤维的方法和由此制备的碳纳米管纤维。

背景技术

碳纳米管(CNT)是碳的同素异形体，并且是直径为数纳米至数十纳米且长度为数百微米至数毫米的材料。自从1991年Iijima博士在Nature杂志上报道了这样的碳纳米管，由于优异的热特性、电特性和物理特性以及高的纵横比，已经在各个领域中对这些材料进行了研究。碳纳米管的固有特性起因于碳原子的sp²杂化，并且碳纳米管比铁更强，比铝更轻，并且表现出与金属类似的导电性。

根据纳米管的壁数，碳纳米管主要分类为单壁碳纳米管(SWNT)，双壁碳纳米管(DWNT)和多壁碳纳米管(MWNT)，并且根据不对称/旋转角度(手性)分为锯齿形结构、扶手椅形结构和手性结构。迄今为止，通常进行的大多数研究是分散粉末型碳纳米管以用作复合材料的增强剂，或者使用碳纳米管分散溶液制备透明导电膜，并且碳纳米管已经在一些领域商业化。

然而，为了在复合材料和透明导电膜中使用碳纳米管，碳纳米管的分散是重要的，但是由于通过碳纳米管的强范德华力产生的内聚力，碳纳米管在高浓度下不易分散并且不易保持分散性。另外，在使用碳纳米管作为增强材料的复合材料的情况下，难以充分表现碳纳米管的优异特性。

因此，近年来，已经进行了各种各样的用于制备碳纳米管纤维的研究以制造充分表现碳纳米管的特性的碳纳米管结构。

在用于使碳纳米管纤维化的方法中，直接纺丝是如下获得纤维的方法：将气相或液相碳源、催化剂和促进剂前体与载气一起注入垂直站立式高温加热炉的上部入口以在加热炉中合成碳纳米管，并且在加热炉内部或外部卷绕在加热炉中和载气一起流下的碳纳米管聚集体。

在通过上述方法制备的碳纳米管纤维的情况下，作为碳纳米管纤维的组分的碳纳米管聚集体之间没有直接相互作用。因此，当向所述碳纳米管纤维施加张力时，碳纳米管聚集体滑动，从而使纤维破裂。因此，为了增强碳纳米管纤维的拉伸强度，正在进行在碳纳米管聚集体之间形成特定键的研究。

发明内容

技术问题

本发明提供了一种用于制备能够增强拉伸强度的碳纳米管纤维的方法和由此制备的碳纳米管。

技术方案

为了解决上述问题，本发明提供了用于制备碳纳米管纤维的方法，其包括：在催化剂和催化活化剂的存在下由碳源制备碳纳米管聚集体(S1)；使碳纳米管聚集体与氧化石墨烯接触(S2)；以及使与氧化石墨烯接触的碳纳米管聚集体纤维化(S3)。

此外，本发明提供了通过用于制备碳纳米管纤维的方法制备的碳纳米管。

有益效果