制作含有碳材料的复合材料的方法与流程

本发明涉及一种制作含有碳材料的复合材料的方法，尤指一种利用高能推力制作含有碳材料的复合材料的方法。

背景技术：

纳米碳管具有独特的结构及许多优异的物化性质，例如高导热性、高导电性、高强度以及质量轻等，使得纳米碳管的应用蓬勃发展，其中，将纳米碳管结合一基材，使所述基材形成兼具纳米碳管优异特性的复合材料的领域，尤为发展快速，举例来说，将纳米碳管加入金属基材、塑料基材、半导体元件以及纺织纤维等基材中，已被广为研究及应用，由此可见结合纳米碳管所形成的复合材料的重要性。

现有制作含有纳米碳管的复合材料的方法，如中国台湾发明公告专利第I448424号的纳米碳管复合材料的制备方法，其公开一种纳米碳管复合材料的制备方法，将一聚偏二氟乙烯溶解于一第一溶剂形成一聚偏二氟乙烯溶液，提供一纳米碳管粉末，并将所述纳米碳管粉末分散于所述聚偏二氟乙烯溶液中形成一第一悬浊液，将所述第一悬浊液移到一第二溶剂，从而使所述聚偏二氟乙烯从所述第一溶剂中析出并部分复合于纳米碳管粉末的表面形成一第二悬浊液，将所述第二悬浊液过滤获得一中间产物，最后将所述中间产物烘干，形成所述纳米碳管复合材料。

于制作含有纳米碳管的复合材料的过程中，纳米碳管确实地均匀分布于基材中，是为重要的环节之一，其影响复合材料的特性及质量。以现有技术来说，一为采用如上述前案的湿式混合；另一则为干式混合。前者是利用液体作为介质，以机械力将纳米碳管与基材或其它材料混合；后者则是在干燥的状态下，直接以机械力将纳米碳管与基材或其它材料混合。然无论何者，皆会有无法充分混合均匀的疑虑。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种制作含有碳材料的复合材料的方法，解决现有制作含有碳材料的复合材料的方法中，纳米碳管无法均匀分散的问题。

为达上述目的，本发明提供一种制作含有碳材料的复合材料的方法，制备一含有一碳材料的碳材料分散液，将一基材放置于所述碳材料分散液中，使所述基材的一表面接触所述碳材料分散液，于所述碳材料分散液中提供一高能推力，所述高能推力推动所述碳材料分散液，使所述碳材料进入所述基材中，而形成一含有所述碳材料的复合材料，其中，所述高能推力介于300G至3000G之间。

其中，借由混和所述碳材料、一界面活性剂以及一水溶剂形成所述碳材料分散液。

其中，将所述碳材料进行一酸化过程形成一酸化碳材料，借由混和所述酸化碳材料以及一水溶剂形成所述碳材料分散液。

其中，所述碳材料为择自纳米碳管、石墨烯、富勒稀及纳米带所组成的群组。

其中，所述界面活性剂为羧甲基纤维素铵或羧甲基纤维素钠。

其中，所述基材为择自铝、铜、钛、锡、锌及铅所组成的群组。

其中，所述基材为择自聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、尼龙、环氧树脂、硅胶及无溶剂塑料所组成的群组。

其中，所述碳材料于所述碳材料分散液中的重量百分比介于0.1wt.％至10wt.％之间。

其中，所述酸化碳材料于所述碳材料分散液中的重量百分比介于0.1wt.％至10wt.％之间。

其中，所述界面活性剂于所述碳材料分散液中的重量百分比介于0.01wt.％至10wt.％之间。

由上述可知，借由提供所述高能推力，以推动所述碳材料分散液中的所述碳材料进入所述基材中，而形成含有所述碳材料的所述复合材料，如以一来，所述碳材料得以均匀地分布于所述基材中。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A为本发明一实施例的步骤示意图。

图1B为本发明一实施例的步骤示意图。

图1C为本发明一实施例的步骤示意图。

图2A为本发明一实施例中所述碳材料分散液的示意图。

图2B为本发明一实施例中所述碳材料分散液的示意图。

图3A为本发明另一实施例中所述碳材料分散液的示意图。

图3B为本发明另一实施例中所述碳材料分散液的示意图。

其中，附图标记：

10 碳材料

20 碳材料分散液

30 基材

40 复合材料

50 界面活性剂

60 水溶剂

70 酸化碳材料

具体实施方式

涉及本发明的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下：

请搭配参阅图1A、图1B及图1C所示，图1A、图1B及图1C为本发明一实施例的步骤示意图，如图所示，本发明为一种制作含有碳材料的复合材料的方法，如图1A所示，先制备一含有一碳材料10的碳材料分散液20，所述碳材料10为择自纳米碳管、石墨烯、富勒稀及纳米带所组成的群组；接着，如图1B所示，将一基材30放置于所述碳材料分散液20中，使所述基材30的一表面接触所述碳材料分散液20，所述基材30可为金属、高分子或陶瓷材料，金属可为铝、铜、钛、锡、锌或铅，高分子可为聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、尼龙(Nylon)、环氧树脂(Epoxy)、硅胶或无溶剂塑料；最后，于所述碳材料分散液20中提供一高能推力，所述高能推力推动所述碳材料分散液20，使所述碳材料10得以被推动而进入所述基材30中，而形成一含 有所述碳材料10的复合材料40，如图1C所示。

于本发明中，所述碳材料10的型态可为分散液，所述基材30的型态可为粉末、颗粒、胶体或块材，且，依照不同的应用需求，于得到所述复合材料40后，尚可进行一成型步骤，令所述复合材料40形成一成型体，依照材料的选择和组合，所述成型步骤可为烧结、热均压、加热固化、射出成形、熔炼、铸造、涂布、网版印刷等等工艺，所述成型体包括但不限于块材、薄膜或厚膜。举例来说，当所述碳材料分散液20选择为纳米碳管分散液，所述基材30为上列金属之一的块材时，所述复合材料40可再进行熔炼工艺而得到所述成型体；或者，当所述碳材料分散液20选择为石墨烯分散液，所述基材30为上列高分子之一的颗粒时，所述复合材料40可再进行射出成形工艺而得到所述成型体。

于本发明中，所述高能推力介于300G至3000G之间，G为一万有引力常数(又称重力常数或牛顿常数)，所述高能推力可借由一反应或一机械作动等方式所提供，举例而言，所述反应可为一化学反应或一爆炸反应等，以所述爆炸反应为举例，其可借由点燃一可燃物质进行一化学作用而产生，所述化学作用产生一高能量，所述高能量使所述碳材料分散液20自所述化学反应的中心向外膨胀与移动，进而产生所述高能推力推动所述碳材料10进入所述基材30。

请搭配参阅图2A及图2B所示，为本发明一实施例中所述碳材料分散液的示意图，于一实施例中，所述碳材料分散液20可借由混和所述碳材料10、一界面活性剂50以及一水溶剂60而形成，所述界面活性剂50使所述碳材料10更容易地溶于所述水溶剂60中，所述界面活性剂50为羧甲基纤维素铵或羧甲基纤维素钠，其中，所述碳材料10于所述碳材料分散液20中的重量百分比较佳地介于0.1wt.％至10wt.％之间，所述界面活性剂50于所述碳材料分散液20中的重量百分比较佳地介于0.01wt.％至10wt.％之间。

于另一实施例中，请搭配参阅图3A及图3B所示，图3A及图3B为本发明另一实施例中所述碳材料分散液20的示意图，如图所示，所述碳材料分散液20可以另一种方式配制而成，将所述碳材料10进行一酸化过程而形成一酸化碳材料70，借由混和所述酸化碳材料70以及所述水溶剂60形成所述碳材料分散液20，由于所述碳材料10进行所述酸化过程形成所述酸化碳材料70，相较于上述实施例，使其不需所述界面活性剂50即可溶于所述水溶剂60中，其中，所述酸化碳材料70于所述碳材料分散液20中的重量百分比介于0.1wt.％至10 wt.％之间。

综上所述，于所述碳材料分散液中，借由提供所述高能推力，以推动与所述基材的所述表面接触的所述碳材料分散液，使所述碳材料分散液中的所述碳材料得以被推动而进入所述基材，进而均匀地分布于所述基材中。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。