专利名称：碳纳米管复合材料的制备方法及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料的制备方法及其应用，尤其涉及一种基于碳纳米管复合材料的制备方法及其应用。
背景技术：
自九十年代初以来，以碳纳米管为代表的纳米材料以其独特的结构和性质引起了人们极大的关注。近几年来，随着碳纳米管及纳米材料研究的不断深入，其广阔的应用前景不断显现出来。例如，由于碳纳米管所具有的独特的电磁学、光学、力学、化学等性能，大量有关其在场发射电子源、传感器、新型光学材料、软铁磁材料等领域的应用研究不断被报道。目前大部分碳纳米管的应用大概通过以下两种方式去实现，一是将碳纳米管粉体均勻分散在某种材料中，利用碳纳米管的各种特性来强化复合材料的各种性能；二是将碳纳米管形成于基体的表面，用作电子器件，比如作为电子发射源或作为导电层和电极，或用作电磁屏蔽层等等。其中，将碳纳米管形成于基体表面的方法通常包括两种第一是采用粘结剂将碳纳米管粘合于基体的表面。这种方法工艺上有涂胶、脱胶等繁杂不环保的过程而且粘合时操控性差，其所制备的碳纳米管复合材料通常因为粘结剂的老化导致粘结剂与基体材料结合不牢固，造成碳纳米管复合材料的损坏，而且复合材料中胶与基体以及碳纳米管结构之间具有复杂的界面，影响在一些应用领域的应用效果。第二是将基体材料完全熔化后，通过浇注的方法与碳纳米管结合，待基体材料冷却后形成碳纳米管复合材料。由于需要将基体材料熔化后再冷却，需要消耗大量的热能，且由于加热温度较高，很可能对基体材料造成破坏，另外浇注过程对碳纳米管的冲击力很难控制，影响产品一致性。而使用上述复合材料无论是作为非导电性部件的机械装置还是作为电子元器件的电子装置，应该说都有上述复合材料所带来的诸多问题，从而影响机械装置或者电子装置的整体性能。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种碳纳米管复合材料的制备方法以及由该制备方法制备的碳纳米管复合材料，以及应用该碳纳米管复合材料的电极板及其制备方法，以及应用该电极板的电子装置及其制备方法。一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤提供一基体，该基体具有一表面；提供至少一碳纳米管结构，该碳纳米管结构设置于所述基体的表面，所述碳纳米管结构包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管之间形成有多个微间隙；将所述碳纳米管结构与基体放置于一电磁波环境中，使基体表面熔化后渗透至所述碳纳米管结构的多个微间隙中。—种碳纳米管复合材料，其包括一基体，该基体具有一表面；至少一碳纳米管结构，该碳纳米管结构设置于所述基体内，并靠近所述基体的一表面设置，该碳纳米管结构包括多个通过范德华力相互连接的碳纳米管，所述表面到碳纳米管结构的距离大于0小于等于10微米。一种电极板的制备方法，其包括以下步骤提供一碳纳米管复合材料；提供两个电极，分别设置于所述碳纳米管复合材料并与该碳纳米管复合材料电连接，制得一电极板。一种电极板的制备方法，其包括以下步骤提供一基体，该基体具有一表面；提供至少一碳纳米管结构，该碳纳米管结构设置于所述基体的表面，所述碳纳米管结构包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管之间形成有多个微间隙；提供至少两个电极，该电极间隔设置于所述基体的所述表面或所述碳纳米管结构；将所述碳纳米管结构、所述基体以及所述电极放置于一电磁波环境中，使基体表面熔化后渗透至所述碳纳米管结构的多个微间隙中。一种触摸屏的制备方法，其包括以下步骤制备一第一电极板，该第一电极板与所述电极板的制备步骤相同；制备一第二电极板，该第二电极板的制备步骤与第一电极板的制备步骤相同；封装第一电极板和第二电极板，制得一触摸屏。与现有技术相比较，本发明提供的碳纳米管复合材料的制备方法利用碳纳米管与电磁波的相互作用，在电磁波环境下加热碳纳米管结构，从而使与碳纳米管结构接触的基体的表面熔化后与碳纳米管结构结合，无需将整个基体加热熔化，有利于节约能源，且不会破坏基体。进一步地，该碳纳米管结构与基体之间无需粘结剂即可相互粘合形成一体，操作简单。
图1为本发明实施例提供的碳纳米管复合材料的制备方法的流程图。图2为本发明实施例提供的碳纳米管结构形成于基体表面之后未进行微波处理的扫描电镜照片。图3为本发明实施例提供的碳纳米管复合材料的纵向截面结构示意图。图4为本发明实施例提供的碳纳米管复合材料的横向截面结构示意图。图5为本发明实施例提供的碳纳米管复合材料的表面的数码照片和光学显微镜下的照片的组合图。图6为本发明实施例提供的碳纳米管复合材料的表面的扫描电镜照片。图7为本发明实施例提供的碳纳米管复合材料的侧面的扫描电镜照片。图8为本发明实施例提供的将碳纳米管结构形成于基体表面之后，未进行微波处理和进行微波处理之后对水滴浸润性影响的对比照片。图9为本发明实施例提供的碳纳米管复合材料的表面电阻曲线图。图10为本发明实施例提供的电极板的制备方法的流程图。图11为本发明实施例提供的另一种电极板的制备方法的流程图。图12为本发明实施例提供的电极板的结构示意图。图13为本发明实施例提供的触摸屏的制备方法的流程图。图14本发明实施例提供的触摸屏的侧视结构示意图。图15本发明实施例提供的触摸屏的立体结构示意图。主要元件符号说明 _
权利要求
1.一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤提供一基体，该基体具有一表面；提供至少一碳纳米管结构，该碳纳米管结构设置于所述基体的表面，所述碳纳米管结构包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管之间形成有多个微间隙；以及将所述碳纳米管结构与基体放置于一电磁波环境中，使基体表面熔化后渗透至所述碳纳米管结构的多个微间隙中。
2.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述基体的表面为平面或曲面。
3.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述基体的材料的熔点低于600°C。
4.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述电磁波的功率为300瓦至2000瓦。
5.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述电磁波为微波，该微波的功率为300瓦至1500瓦，频率为IGHz至5GHz。
6.如权利要求5所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，将所述碳纳米管结构和基体放置于微波环境1秒至300秒。
7.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管结构由多个碳纳米管组成。
8.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管结构设置于基体表面的方法包括以下步骤制备一自支撑的碳纳米管结构；将所述自支撑的碳纳米管结构铺设于基体的表面。
9.如权利要求8所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，在将所述碳纳米管结构铺设于基体的表面之前或者在将碳纳米管结构铺设于基体的表面之后进一步包括一采用有机溶剂浸润碳纳米管结构并晾干的步骤。
10.如权利要求8所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管结构包括多个碳纳米管膜，该碳纳米管膜层叠铺设或平行无间隙铺设于基体的表面。
11.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述将所述碳纳米管结构与基体放置于一电磁波环境中的步骤，在IO-^lO-6帕的真空环境或保护气体存在的情况下进行。
12.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管结构的微间隙的最大孔径小于等于10微米，所述碳纳米管结构在电磁波环境中升温并加热基体的表面，使基体表面熔化并渗透至碳纳米管结构的多个微间隙中。
13.如权利要求12所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述基体表面熔化后，基体材料包覆碳纳米管结构中的每根碳纳米管。
14.一种碳纳米管复合材料，其包括一基体，该基体具有一表面；其特征在于，该碳纳米管复合材料进一步包括一碳纳米管结构，该碳纳米管结构设置于所述基体内，并靠近所述表面设置，该碳纳米管结构包括多个通过范德华力相互连接的碳纳米管，所述表面到碳纳米管结构的距离大于0小于等于10微米。
15.如权利要求14所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述基体材料为高分子材料。
16.如权利要求15所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述高分子材料为环氧树月旨、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚苯烯醇、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯。
17.如权利要求14所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述基体材料的熔点低于 600 "C。
18.如权利要求14所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述基体的所述表面到碳纳米管结构的远离所述基体表面的表面的距离大于0小于等于10微米。
19.如权利要求14所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述碳纳米管的周围包覆有基体材料，每根碳纳米管表面的基体材料的厚度小于等于10微米。
20.如权利要求19所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述每根碳纳米管表面的基体材料的厚度为20纳米至30纳米。
21.如权利要求14所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述碳纳米管复合材料的表面为一光滑表面。
22.如权利要求14所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述碳纳米管结构为由碳纳米管组成的纯结构。
23.如权利要求14所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述碳纳米管结构中的碳纳米管之间存在间隙，基体材料填充于碳纳米管结构中的间隙内。
24.如权利要求14所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述碳纳米管结构中的碳纳米管相互缠绕，碳纳米管结构为各向同性排列。
25.如权利要求14所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述碳纳米管结构中的碳纳米管首尾相连沿同一方向择优取向排列。
26.如权利要求14所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述基体表面的方块电阻小于等于8千欧姆。
27.如权利要求沈所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述基体表面的方块电阻进一步地为5千欧姆以下。
28.如权利要求27所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述基体表面的方块电阻进一步地为400欧姆。
29.—种碳纳米管复合材料，其包括一基体以及设置在基体内的碳纳米管结构，其特征在于，所述碳纳米管结构在基体内保持层状结构并靠近基体一表面设置，所述基体材料为高分子材料，所述基体表面的方块电阻小于等于8千欧姆。
30.如权利要求四所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述基体表面至碳纳米管结构的距离大于0且小于等于10微米。
31.如权利要求四所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述基体表面至碳纳米管结构的距离大于0且小于等于100纳米。
32.一种电极板的制备方法，其包括以下步骤提供一如权利要求1至13项任一项所述的制备方法所制备的碳纳米管复合材料或如权利要求14至31项任一项所述的碳纳米管复合材料；以及提供至少两个电极，该至少两个电极间隔设置于所述碳纳米管复合材料的表面，制得一电极板。
33.如权利要求32所述电极板的制备方法，其特征在于，所述至少两个电极与所述碳纳米管复合材料电连接。
34.如权利要求33所述电极板的制备方法，其特征在于，所述至少两个电极与所述基体的所述表面电连接或与所述碳纳米管复合材料中的所述碳纳米管结构电连接。
35.如权利要求34所述电极板的制备方法，其特征在于，所述至少两个电极与所述碳纳米管结构电连接的方法包括以下步骤使碳纳米管结构中需要与至少两个电极电连接的部分暴露；将至少两个电极分别设置在暴露的位置。
36.一种电极板的制备方法，其包括以下步骤 提供一基体，该基体具有一表面；提供至少一碳纳米管结构，该碳纳米管结构设置于所述基体的表面，所述碳纳米管结构包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管之间形成有多个微间隙；提供至少两个电极，该电极间隔设置于所述基体的所述表面或所述碳纳米管结构；以及将所述碳纳米管结构、基体以及电极放置于一电磁波环境中，使基体表面熔化后渗透至所述碳纳米管结构的多个微间隙中。
37.一种电极板，包括一碳纳米管复合材料，该碳纳米管复合材料采用如权利要求1至 13中任一项所述的制备方法制备获得或该碳纳米管复合材料为如权利要求14至观中任一项所述的碳纳米管复合材料，进一步地，所述电极板还包括至少一电极。
38.一种电极板，包括一碳纳米管复合材料，该碳纳米管复合材料采用如权利要求1至 13中任一项所述的制备方法制备获得或该碳纳米管复合材料为如权利要求四至31中任一项所述的碳纳米管复合材料，进一步地，所述电极板还包括至少一电极。
39.一种触摸屏，该触摸屏至少包括一透明电极板，该透明电极板采用如权利要求32 至36中任一项所述的制备方法制备获得或该透明电极板为如权利要求37所述的电极板或权利要求38所述的电极板，其中所述基体为透明基体。
40.如权利要求39所述的触摸屏，其特征在于，所述碳纳米管结构由碳纳米管拉膜构成。
41.一种电子装置，该电子装置包括至少一电极板，该电极板采用如权利要求32至36 中任一项所述的制备方法制备获得或该电极板为如权利要求37所述的电极板或权利要求 38所述的电极板。
全文摘要
一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤提供一基体，该基体具有一表面；提供至少一碳纳米管结构，该碳纳米管结构设置于所述基体的表面，所述碳纳米管结构包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管之间形成有多个微间隙；将所述碳纳米管结构与基体放置于一电磁波环境中，使基体表面熔化后渗透至所述碳纳米管结构的多个微间隙中。本发明还涉及一由所述碳纳米管复合材料的制备方法制备的碳纳米管复合材料，以及应用该碳纳米管复合材料的电极板及其制备方法，以及应用该电极板的电子装置及其制备方法。
文档编号B32B9/04GK102463715SQ201110082160
公开日2012年5月23日 申请日期2011年4月1日 优先权日2010年10月29日
发明者姜开利, 王佳平, 范守善, 谢睿 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司