[发明专利]一种具有电磁屏蔽性的无基底单壁碳纳米管布的制备方法

权利要求书

1.一种具有电磁屏蔽性的无基底单壁碳纳米管布的制备方法，其特征在于，所述制备方法先采用电弧放电法制备得到单壁碳纳米管溶胶，再将单壁碳纳米管溶胶通过气体过滤吸附成型法使单壁碳纳米管溶胶实现自主装沉积，形成布状夹层结构产物，最终制备得到高电导率和电磁屏蔽性能的无基底材料的单壁碳纳米管布。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：

S1)以适量配比的催化剂和助剂作为阳极，以电极棒为阴极，形成电弧反应区，通入碳源气体裂解后制备得到单壁碳纳米管溶胶；

S2)调节出料口的温度至设定温度，在负压作用下将S1)得到单壁碳纳米管气溶胶跟随载气通过所述出料口进入气体过滤吸附器内部，凝聚形成长的丝状产物；

S3)通过调节负压的压力使丝状产物在沉积在做往复运动的基底上，形成布状夹层结构产物，最终得到无基底材料的单壁碳纳米管布。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S1)的具体步骤为：

S1.1)将催化剂和助剂一定的质量比配比，混合后作为金属阳极，以电极棒为阴极，在一定的电流电压下将炉内电弧反应区加热至裂解温度；

S1.2)通过载气通入碳源气体通入电弧反应区进行高温裂解，聚集形成单壁碳纳米管气溶胶。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S1.1)中的助剂占催化剂的质量比为0.1％～10％；

所述催化剂为纯铁、铸铁、A3钢铁、硅铁、锰铁、铬铁、钨铁、钼铁、氧化铁或其合金；

所述助剂为硫化氢、硫单质、硫化亚铁或噻吩；

所述S1.2)中的裂解温度为1000℃～3000℃。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S2)中的设定温度为80℃～500℃；

所述负压为相对压力-0.01MPa～-0.1MPa。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述S3)的具体工艺为：

S3.1)先启动电机将基底牵调节至出料口处，以移动速率为0.001cm/s～0.5cm/s下在出料口处横向和纵向分别进行往复移动；

S3.2)在负压状态为相对压力-0.05MPa～-0.1MPa，单壁碳纳米管丝状产物在所述基底上形成致密层；

S3.3)继续调节负压状态为相对压力-0.01MPa～-0.05MPa单壁碳纳米管丝状产物在所述致密层形成松散层，形成布状夹层结构产物，最终得到高电导率的具有电磁屏蔽性的无基底单壁碳纳米管布。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述具有电磁屏蔽性的无基底单壁碳纳米管布的电导率为0.2～5.0S/cm，在8.2～12.4GHz频率范围内的电磁屏蔽能够达到-55dB。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述单壁碳纳米管布的厚度为0.01μm～1cm，尺寸为0.1cm*0.1cm～2m*10m；密度为0.05～0.1g/cm³，最大拉伸强度为7.4MPa。

9.一种实现权利要求1-8任意一项所述的制备方法的装置，其特征在于，所述装置包括碳纳米管合成单元和气体过滤吸附器单元；

其中，所述碳纳米管合成单元，用于采用电弧放电法制备得到单壁碳纳米管溶胶；

所述气体过滤吸附器单元，用于将单壁碳纳米管气溶胶通过气体过滤吸附成型法使单壁碳纳米管溶胶实现自主装沉积，形成布状夹层结构产物。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述气体过滤吸附器单元包括壳体、出料管、基底、真空泵、导轨和牵引电机；

其中，所述壳体的一端设有进料口，另一端与所述真空泵连接，所述进料口通过出料管与所述碳纳米管合成单元的出料口连接；

所述导轨设置在所述壳体内部，且位于所述进料口附近，所述牵引电机和基底均活动设置在所述导轨上，且所述牵引电机的输出端与所述基底的底部连接；

所述基底为陶瓷过滤片、滤纸、滤布、或不锈钢网，目数为50目～800目。