高度取向碳纳米管/聚合物复合薄膜及其制备方法与应用

摘要

本发明属于高性能摩擦材料技术领域，具体为一种高度取向碳纳米管/聚合物复合膜材料及其制备方法。本发明先从可纺碳纳米管阵列中得到取向的碳纳米管栅，然后通过旋涂法将聚合物与碳纳米管栅复合，得到一面碳纳米管侧壁裸露于空气中的复合膜材料。这种特殊结构的膜材料能够充分发挥碳纳米管一维结构的特点，体现出摩擦性能的各向异性。微摩擦研究结果表明，垂直于复合膜中碳纳米管取向方向的摩擦系数是平行方向的近两倍。此外，该复合膜材料还兼有优异的导电性、力学强度、热稳定性且制备方法简单，有望作为一种高性能结构材料在航空航天、汽车船舶等诸多领域得到广泛应用。

主权项

一种高度取向碳纳米管/聚合物复合膜的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）高度取向碳纳米管栅的制备以在Si/SiO₂基底上沉积的0.8‑1.4nmFe和1‑4nm Al₂O₃作为催化剂，以乙烯为碳源，以氩气和氢气为载气，730‑770℃下开始生长碳纳米管，生长时间为5‑15min，得到高度约为150‑350μm的可纺碳纳米管阵列；然后从碳纳米管阵列中拉出10‑30层碳纳米管栅，固定在玻璃基底上；再在碳纳米管栅表面滴上乙醇，加热烘干，如此反复2‑3次，之后进行热处理，将溶剂处理后的碳纳米管栅置于管式炉中，空气中加热升温至200‑400℃并稳定30‑60min后自然冷却取出； （2）高度取向碳纳米管/聚合物复合膜的制备配制5‑15wt%的聚甲基丙烯酸甲酯的丙酮溶液，然后用匀胶机将聚合物溶液旋涂到上述碳纳米管栅上，旋涂转速为1000‑1500rpm，时间为50s‑1min；然后，让溶剂挥干，成膜；最后，将复合膜浸泡于0.05‑0.2mol/L氢氧化钠水溶液中，片刻后即可揭下。