[发明专利]一种碳纳米纤维/铜复合材料及其作为热电池能量转换器件的应用

摘要

本发明公开了一种碳纳米纤维/铜复合材料及其作为热电池能量转换器件的应用，首先，对铜片表面进行打磨处理，获得高比表面的铜片材料，使得碳纳米纤维与铜能有很好的接触，利于导热；再在铜表面生长碳纳米纤维获得碳纳米纤维/铜片复合材料。该方法生长的碳纳米纤维在近乎全太阳光波段内具有很高的吸收率，可将太阳辐射能转化成热能；而铜基底具有较好的热导率，能将碳纳米纤维吸收的热量快速传导给热电池的半导体热电材料，集成太阳能‐热电池器件，实现高效率的太阳能‐电能转换。该发明具有良好的工业应用前景及基础科学研究价值。

主权项

1.一种碳纳米纤维/铜复合材料，其特征在于：该复合材料包括铜基体层以及生长在铜基体层一侧表面上的碳纳米纤维层，所述铜基体层生长碳纳米纤维的一侧表面具有凹槽结构，所述碳纳米纤维生长填充于所述凹槽内；所述碳纳米纤维为直线形碳纳米纤维，碳纳米纤维层厚度为5‑10μm；所述碳纳米纤维/铜复合材料的制备方法包括如下步骤：(1)铜基体层表面凹槽结构的制备：在铜基体层的一侧表面上通过涂附保护涂层的方法形成具有凹槽结构的图形，然后在FeCl3溶液中进行刻蚀，形成具有凹槽结构的铜基体层；(2)铜基体层表面粗糙化处理：通过表面氧化或砂纸打磨的方法将具有凹槽结构的铜基体层表面粗糙化，使其粗糙度为3～7μm；(3)铜基体层表面生长碳纳米纤维层：将经粗糙化处理的铜基体层去除保护涂层后置于CVD反应腔内进行纳米线的生长，生长条件为：气压500mbar，温度250℃，生长时间10‑20分钟；生长结束后，将反应器抽真空至1×10‑2mbar，升温至800℃退火，退火时间为1小时，从而在铜基体层表面生长碳纳米纤维层，获得所述碳纳米纤维/铜复合材料。