本发明属于能源及新材料领域，具体涉及一种石墨烯/纳米碳管复合材料的制备方法。
背景技术：
石墨烯(单层石里)中的碳原子以正六边形结构构成蜂窝状二维晶体。04年受彻斯特大学cein等人将石里分裂成碎片，用一种特殊的塑料胶带粘住碎片的两侧，撕开胶带就能将石里薄片一分为二，反复进行这个实验，最后当只剩下一层石墨膜时，就制备出了石墨烯。石墨烯具有优异的电学、热学和力学性能，石墨烯具有极高导热系数，近来被提倡用于散热等方面，在散热片中嵌入石墨烯或数层石墨烯flg可使得其局部热点温度大幅下降。这些优良的特性，使其具有很广的应用范围和很好的应用前景，可应用在高性能纳电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器、通信技术和成像技术等领域。石墨烯内部具有极高流动性的电子使其能够以极高的速率处理数据，一些石墨烯器件的数据处理速度已达到400千兆赫，是硅器件的数倍。但由于石墨烯的电子间缺乏带隙，一旦开始传输数据则很难再把它关掉，这严重妨碍了逻辑运算的进行。因此，研究者正尝试调和石墨烯的电气性能，例如将石墨烯与其他单层材料相结合，或者以二硫化钼和钨联硒化物为材料制造晶体管。
纳米碳管(cnt)，管状的纳米级石墨晶体，是单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管，每层的c是sp2杂化，形成六边形平面的圆柱面。碳纳米管同样也有天然产出的碳晶特性。使纳米碳管成为人们认知的碳原子材料。科学发现自然，自然验证科学。石墨烯的大小是数十纳米至数百纳米,相比碳纳米软管横向竖向的比例一定,细微的板状形态,与cnt的结合相对坚固。
目前有很多研究将石墨烯和纳米碳管(cnt)结合的，多采用化学沉淀法，这样做出来的复合材料不均匀，性能差。
技术实现要素：
本发明目的是将石墨烯结合到纳米碳管(cnt)中，得到一种导电性能，导热性能更好的复合材料。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种石墨烯/纳米碳管复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)石墨烯酸化物制造的阶段；
(2)石墨烯酸化物投入到cnt纤维的阶段；
(3)投入的石墨烯酸化物粘合到cnt纤维的阶段。
进一步，所述步骤(1)石墨烯酸化物制造的阶段包括如下步骤：反应器中加入100g黑铅粉，1l摩尔浓度18.345mol/l的h2so4，温度在10～20℃时加入100gkmno4，温度达到35℃后，维持反应器的温度搅拌2h以上；搅拌时逐渐增加去离子水3l和30％的h2o2100ml，直到溶液的颜色变为黄金色，通过过滤纸过滤，滤纸上沉积的桨状物65℃以上真空干燥，然后加入离子水，超音波分散，得到石墨烯酸化物的分散液。
进一步，所述反应器是玻璃或陶瓷类反应器，搅拌方式为半回分式。
半回分式指的是反应器的搅拌方式为半圆弧度搅拌不是通常的圆形搅拌。
进一步，所述步骤(2)石墨烯酸化物投入到cnt纤维的阶段包括如下步骤：纳米碳管制造成纳米碳管纤维后放入真空机，得到的纳米碳管纤维规格为长20微米，真空机真空状态后投入石墨烯酸化物，从真空机里去除cnt纤维后在20℃-60℃干燥24小时。
进一步，所述步骤(3)投入的石墨烯酸化物粘合到cnt纤维的阶段包括如下步骤：干燥的cnt纤维上涂满1-10微米厚度的无机粘合剂，在60～70℃干燥24小时以上，无机粘合剂完全固着为止。
纳米碳管(cnt)，管状的纳米级石墨晶体，是单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管，每层的c是sp2杂化，形成六边形平面的圆柱面。碳纳米管同样也有天然产出的碳晶特性。使纳米碳管成为人们认知的碳原子材料。
纳米碳管具有如下性能：
1.碳纳米管的力学性能
理论和实验研究表明，碳纳米管具有极高的强度，理论计算值为钢的100倍。同时碳纳米管具有极高的韧性，十分柔软，被认为是未来的超级纤维。
2.碳纳米管的发射性能
单壁碳纳米管的直径通常是几个纳米，长度可以达到几十至上百微米，长径比很大，而且其结构完整性好，导电性很好，化学性能稳定，具备了高性能场发射材料的基本结构特征。这种高性能是在光电原子散射能效的聚集，具有冷暗物质的一定能效。
3.碳纳米管的电磁性能
碳纳米管具有独特的导电性、很高的热稳定性和本征迁移率，比表大，微孔集中在一定范围内，满足理想的超级电容器电极材料的要求。
4.碳纳米管的吸附性能
碳纳米管具有较大的比表，特殊的管道结果以及多壁碳纳米管之间的类石墨层隙，使其成为最有潜力的储氢材料，在燃料电池方面有着重要的作用。
5.碳纳米管的化学性能
碳纳米管已被用于分散和稳定纳米级的金属小颗粒。由碳纳米管制得的催化剂可以改善多相催化的选择。
石墨烯(graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。具有导热性、导电性等性能。
虽然石墨烯和纳米碳管有各自的优点但碳纳米管是纳米级的材料，在范德华力的作用下，极易团聚，很难分散；石墨烯虽具有高导电性和极高的理论比表面积，但由于范德华力的作用容易形成宏观聚集体，石墨烯片层之间相互杂乱堆叠分布，导致有效比表面积减少，因此各自单独使用导热、导电性能都不是最佳的。
本发明中酸化处理目的是使石墨烯酸化后更容易与纳米碳管纤维结合，结合后更稳固。
本发明优点是：本发明的方法经由简单的工艺将石墨烯处理到cnt纤维里，以此制造的纤维同时具有电气传导性，放热性，热传导性，高强度性，无酸化性等cnt和石墨烯的优点。可以代替镍与铬合金的传热器的导热线，环保，无污染，使用安全。石墨烯/纳米碳管复合材料在室温条件下热导率达到5000-5300w.mk-1，导热性能明显高于石墨烯和纳米碳管，作为热传导材料效果更好。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明进一步说明；下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施来限定本发明的保护范围。
实施例1
一种石墨烯/纳米碳管复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)石墨烯酸化物制造的阶段；在反应器中加入100g黑铅粉，1l摩尔浓度18.345mol/l的h2so4，混合均匀后，温度在20℃时加入100gkmno4，温度达到35℃后，维持反应器的温度搅拌2h以上；搅拌时逐渐增加去离子水3l和30％的h2o2100ml，直到溶液的颜色变为黄金色，通过过滤纸过滤，滤纸上沉积的桨状物65℃真空干燥，然后加入离子水，超音波分散，得到石墨烯酸化物的分散液。选择的反应器是陶瓷类反应器，搅拌方式半回分式。
(2)石墨烯酸化物投入到cnt纤维的阶段：纳米碳管制造成纳米碳管纤维后放入真空机，制成的纳米碳管纤维长为20微米。真空机真空状态后投入石墨烯酸化物，从真空机里去除cnt纤维后在60℃干燥24小时。
(3)投入的石墨烯酸化物粘合到cnt纤维的阶段：干燥的cnt纤维上涂满8微米厚度的无机粘合剂，在70℃干燥26小时，无机粘合剂完全固着为止。
实施例2
一种石墨烯/纳米碳管复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)石墨烯酸化物制造的阶段；在反应器中加入100g黑铅粉，1l摩尔浓度18.345mol/l的h2so4，混合均匀后，温度在10℃时加入100gkmno4，温度达到35℃后，维持反应器的温度搅拌4h；搅拌时逐渐增加去离子水3l和30％的h2o2100ml，直到溶液的颜色变为黄金色，通过过滤纸过滤，滤纸上沉积的桨状物80℃真空干燥，然后加入离子水，超音波分散，得到石墨烯酸化物的分散液。选择的反应器是陶瓷类反应器，搅拌方式半回分式。
(2)石墨烯酸化物投入到cnt纤维的阶段：纳米碳管制造成纳米碳管纤维后放入真空机，得到的纳米碳管纤维长为20微米。真空机真空状态后投入石墨烯酸化物，从真空机里去除cnt纤维后在20℃干燥24小时。
(3)投入的石墨烯酸化物粘合到cnt纤维的阶段：干燥的cnt纤维上涂满10微米厚度的无机粘合剂，在60℃干燥28小时，无机粘合剂完全固着为止。
实施例3
一种石墨烯/纳米碳管复合材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)石墨烯酸化物制造的阶段；在反应器中加入100g黑铅粉，1l摩尔浓度18.345mol/l的h2so4，混合均匀后，温度在15℃时加入100gkmno4，温度达到35℃后，维持反应器的温度搅拌3h；搅拌时逐渐增加去离子水3l和30％的h2o2100ml，直到溶液的颜色变为黄金色，通过过滤纸过滤，滤纸上沉积的桨7065℃真空干燥，然后加入离子水，超音波分散，得到石墨烯酸化物的分散液。选择的反应器是玻璃反应器，搅拌方式半回分式。
(2)石墨烯酸化物投入到cnt纤维的阶段：纳米碳管制造成纳米碳管纤维后放入真空机，制成的纳米纤维长为20微米。真空机真空状态后投入石墨烯酸化物，从真空机里去除cnt纤维后在40℃干燥24小时。
(3)投入的石墨烯酸化物粘合到cnt纤维的阶段：干燥的cnt纤维上涂满2微米厚度的无机粘合剂，在65℃干燥28小时，无机粘合剂完全固着为止。
实施例四
表1石墨烯、纳米碳管、石墨烯/纳米碳管复合材料导热性能对比
由上表可以看出得到的石墨烯/纳米碳管复合材料导热性比单独的石墨烯或者纳米碳管要好，因此作为导热材料更好。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。