CN101823688A - 碳纳米管复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤：提供一碳纳米管结构，该碳纳米管结构包括至少一碳纳米管；形成一金属包覆层在所述碳纳米管结构中至少一个碳纳米管的外表面；给所述碳纳米管结构在真空中通电，使所述碳纳米管外表面的金属包覆层熔融并与该碳纳米管中的碳原子反应，在所述碳纳米管外表面形成多个金属碳化物颗粒。本发明所提供的碳纳米管复合材料的制备方法，加热方式简单，无需复杂的退火工艺，从而能够简化所述碳纳米管复合材料的制备方法。

Description

碳纳米管复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种碳纳米管复合材料及其制备方法，尤其涉及一种可以用作电子发射源的碳纳米管复合材料及其制备方法。
背景技术
碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)作为一种新型碳材料，因具有极优异的导电性能，大的长径比和几乎接近理论极限的尖端表面积(尖端表面积愈小，其局部电场愈集中)，从而具有良好的场发射性质。利用碳纳米管制作的场发射电子源拥有极低场发射电压(小于100伏)与极大电流密度，因此有望被广泛应用到场发射显示，X-射线管及电离规等真空器件。然而，在现有技术中，用碳纳米管制作的场发射电子源仅在高于10-5Torr的高真空下能保持优异的场发射性能，而在低真空如10-3Torr下随着产生的离子数的增多，其结构容易受到离子轰击而受到破坏。从而使所述场发射电子源会出现明显的电流衰减，不能保持稳定工作。
针对所述用碳纳米管制作的场发射电子源难以在低真空稳定工作，JihuaZhang等人介绍了一种在低真空下能稳定工作的场发射电子源，该场发射电子源由一碳纳米管复合材料制成，该碳纳米管复合材料包括一碳纳米管及包覆在该碳纳米管的外表面的一碳化铪层。请参见“Improvement of fieldemission of carbon nanotubes by hafnium coating and annealing”，Jihua Zhangetl，Nanotechnology.17，(2006)257-260。所述碳纳米管复合材料的制备方法如下：利用化学气相沉积法在一P型硅衬底上形成一碳纳米管阵列；在所述碳纳米管阵列的表面形成一金属铪层；在1200度的温度下退火使所述金属铪与碳纳米管中的碳原子发生反应生成碳化铪，从而在所述碳纳米管的表面形成耐离子轰击的碳化铪层。
在上述碳纳米管复合材料的制备过程中需要复杂的加热设备加热，且所述退火工艺比较繁杂。从而使得所述碳纳米管复合材料的制备方法比较复杂。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种方法简单的碳纳米管复合材料的制备方法及由该制备方法制备的碳纳米管复合材料。
一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤：提供一碳纳米管结构，该碳纳米管结构包括至少一碳纳米管；形成一金属包覆层在所述碳纳米管结构中至少一个碳纳米管的外表面；给所述碳纳米管结构在真空中通电，使所述碳纳米管外表面的金属包覆层熔融并与该碳纳米管中的碳原子反应，在所述碳纳米管外表面形成多个金属碳化物颗粒。
一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤：提供一碳纳米管线状结构，该碳纳米管线状结构包括沿其轴向延伸的多个碳纳米管；形成一金属包覆层在所述碳纳米管线状结构中至少一个碳纳米管的外表面；给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管线状结构加热至第一温度，使所述碳纳米管外表面的金属包覆层熔融并与该碳纳米管中的碳原子反应，在所述碳纳米管外表面形成多个金属碳化物颗粒；给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管线状结构加热至第二温度，使所述碳纳米管线状结构断裂并在断裂处形成两尖端。
一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤：提供一碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括沿同一方向延伸且通过范德华力首尾相连的多个碳纳米管；形成一金属包覆层在所述碳纳米管膜中至少一个碳纳米管的外表面；用有机溶剂处理该碳纳米管膜，使其收缩成一碳纳米管线状结构；给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管线状结构加热至第一温度，使所述至少一个碳纳米管的外表面的金属包覆层熔融并与碳纳米管中的碳原子反应，在所述碳纳米管外表面形成多个金属碳化物颗粒；给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管线状结构加热至第二温度，使所述碳纳米管线状结构断裂并在断裂处形成两尖端。
一种碳纳米管复合材料，其包括一碳纳米管结构。所述碳纳米管结构表面上形成有多个金属碳化物颗粒。
一种碳纳米管复合材料，其包括一碳纳米管。所述碳纳米管表面形成有多个间隔的金属碳化物颗粒，该金属碳化物颗粒的粒径在1纳米～100纳米之间。
与现有技术相比较，所述碳纳米管复合材料的制备方法，通过给所述碳纳米管结构在真空中通电即可加热该金属包覆层到第一温度使所述金属包覆层熔融，所述熔融后的金属包覆层与所述碳纳米管结构中的碳原子反应，从而在所述碳纳米管结构的外表面形成多个金属碳化物颗粒。该碳纳米管复合材料的制备方法中的加热方式简单，且无需复杂的退火工艺，从而使所述碳纳米管复合材料的制备方法更简单。
附图说明
图1是本发明第一实施例碳纳米管复合材料的制备方法的流程示意图。
图2是本发明第一实施例作为碳纳米管结构的择优取向碳纳米管碾压膜的扫描电镜照片。
图3是本发明第一实施例作为碳纳米管结构的非扭转碳纳米管线的扫描电镜照片。
图4是本发明第一实施例作为碳纳米管结构的扭转碳纳米管线的扫描电镜照片。
图5是本发明第二实施例碳纳米管复合材料的制备方法的流程示意图。
图6是本发明第三实施例碳纳米管复合材料的制备方法的流程示意图。
图7是本发明第三实施例碳纳米管膜的扫描电镜照片。
图8是图7中的碳纳米管膜标尺在2微米时的扫描电镜照片。
图9是图8中的碳纳米管膜镀上铪层后标尺在2微米时的扫描电镜照片。
图10是图9中的碳纳米管膜经过有机溶剂处理后形成碳纳米管线状结构的扫描电镜照片。
图11是图10中的碳纳米管线状结构中的碳纳米管与金属包覆层反应后的扫描电镜照片。
图12是图10中的碳纳米管线状结构的透射电镜照片。
图13是图11中的碳纳米管线状结构的透射电镜照片。
图14是图13中的碳纳米管线状结构中碳化铪颗粒的透射电镜照片。
图15是图11中的碳纳米管线状结构经过热处理断裂后形成尖端的扫描电镜照片。
图16是图15中的碳纳米管线状结构尖端局部放大的扫描电镜照片。
图17是图16中的尖端标尺在2微米时的扫描电镜照片。
具体实施方式
以下将结合附图详细说明本发明实施例提供的碳纳米管复合材料的制备方法及由该制备方法所制备的碳纳米管复合材料。
请参阅图1，本发明第一实施例提供的一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤。
步骤S101，提供一碳纳米管结构，该碳纳米管结构包括至少一碳纳米管。所述碳纳米管结构为一碳纳米管阵列，所述碳纳米管阵列采用化学气相沉积法生长而获得，且该碳纳米管阵列中的碳纳米管之间存在范德华力。所述碳纳米管阵列的生长方法请参见范守善等人于2002年9月16日申请的，于2004年3月24日公告的第CN02134760.3号大陆专利。
所述碳纳米管结构还可以为一单根碳纳米管或一自支撑的碳纳米管结构，该自支撑的碳纳米管结构包括由多根碳纳米管所构成碳纳米管膜或碳纳米管线状结构。具体地，所述单根碳纳米管包括导电性单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管。所述碳纳米管膜可包括碳纳米管絮化膜、碳纳米管碾压膜或碳纳米管膜，所述碳纳米管线状结构包括至少一碳纳米管线。
所述碳纳米管絮化膜通过对一碳纳米管阵列絮化处理而获得，所述碳纳米管絮化膜中的碳纳米管相互缠绕或各向同性排列。所述碳纳米管絮化膜的结构及制备方法请参见范守善等人于2007年4月13日申请，并于2008年10月15日公开的第CN101284662A号大陆专利申请。
所述碳纳米管碾压膜可以通过采用一平面压头沿垂直于上述碳纳米管阵列生长的基底的方向挤压上述碳纳米管阵列而获得，此时所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管各向同性；请参阅图2，所述碳纳米管碾压膜也可以通过采用一滚轴状压头沿某一固定方向碾压上述碳纳米管阵列而获得，此时所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管在所述固定方向择优取向；所述碳纳米管碾压膜还可以通过采用滚轴状压头沿不同方向碾压上述碳纳米管阵列而获得，此时所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管沿不同方向择优取向。所述碳纳米管碾压膜的结构及制备方法请参见范守善等人于2007年6月1日申请，申请号为第200710074699.6号的大陆专利申请。
所述碳纳米管膜包括多个碳纳米管通过范德华力首尾相连并沿同一方向择优取向排列。所述碳纳米管膜的结构及其制备方法请参见范守善等人于2007年2月9日申请的，于2008年8月13公开的第CN101239712A号大陆公开专利申请。
所述碳纳米管线状结构包括至少一碳纳米管线，请参阅图3及图4，所述碳纳米管线包括多个碳纳米管沿其轴向方向延伸或旋转，优选地，所述多个碳纳米管通过范德华力首尾相连。该碳纳米管线状结构可以包括由多个碳纳米管线并排组成的束状结构或相互扭转组成的绞线结构。所述碳纳米管结构也可以由多个碳纳米管线状结构平行设置、相互缠绕或相互编织组成。
所述碳纳米管线能够通过对一碳纳米管膜进行有机溶剂处理或机械力扭转而获得，该碳纳米管线包括多个碳纳米管通过范德华力首尾相连。所述通过有机溶剂处理而获得的非扭转的碳纳米管线包括多个沿碳纳米管线长度方向排列并首尾相连的碳纳米管。所述通过机械力扭转而获得的扭转的碳纳米管线包括多个绕碳纳米管线轴向螺旋排列的碳纳米管。所述碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米-100微米。所述通过有机溶剂处理获得的碳纳米管线及其制备方法请参见范守善等人于2005年12月16日申请的，于2007年6月20日公开的第CN1982209A号大陆专利申请。
步骤S102，形成一金属包覆层在所述碳纳米管结构中至少一个碳纳米管的外表面。优选地，所述碳纳米管结构中的每一个碳纳米管的外表面均形成有一金属包覆层。所述金属包覆层的材料为过渡金属，包括铪，钽，钛或锆等。所述金属包覆层的形成方法包括磁控溅射法或电子束蒸发法，且该金属包覆层的厚度在1纳米～100纳米之间，该金属包覆层是由粒径在1纳米～100纳米之间的金属颗粒彼此相接所形成。在本实施例中，所述金属包覆层为由磁控溅射法形成的50纳米厚的铪层。
步骤S103，给所述碳纳米管结构在真空中通电，使所述碳纳米管外表面的金属包覆层熔融并与该碳纳米管中的碳原子反应，在所述碳纳米管外表面形成多个金属碳化物颗粒。具体地，所述碳纳米管结构可固定并电连接于两个电极之间，将该碳纳米管结构及电极置于真空环境中并在两电极之间施加电压，使该碳纳米管结构通电。
在本实施例中，该碳纳米管结构为一碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列一般形成在一基底上，可用其中一电极覆盖并黏附该碳纳米管阵列的一端，并使该碳纳米管阵列与基底脱离，再将另一电极电连接该碳纳米管阵列与基底脱离的一端。此时，所述碳纳米管阵列中的多个碳纳米管沿其中一电极往另一电极延伸，从而使该碳纳米管阵列与该电极及电源组成一回路。由于该碳纳米管结构为电的良好导体，该碳纳米管结构为一导电结构，从而使该碳纳米管阵列在通电时即被加热。当然，也可以用镊子等工具从该碳纳米管阵列中获取多个碳纳米管形成一碳纳米管结构电连接在所述两个电极之间，此时，所述两个电极之间的碳纳米管结构电阻较碳纳米管阵列的电阻进一步增大，利于被加热。所述碳纳米管结构的加热方式比较简单，无需借助外部复杂的加热设备，且该加热方式能够通过控制电流或电压的大小来控制加热温度。同时，该加热方式无需借助外部热源及使该碳纳米管结构周围的环境温度也升高，加热效率高，节省能源。
本领域人员可以理解，当该碳纳米管结构为絮化膜或各向同性的碾压膜时，由于该碳纳米管结构中的碳纳米管无序排列，该碳纳米管结构在各个方向都导电，因此电极可以在碳纳米管结构的任意位置。当碳纳米管结构为固定方向取向的碾压膜、碳纳米管膜或碳纳米管线状结构时，所述电极应设置于沿碳纳米管排列方向上的两端，从而使所述碳纳米管沿一个电极往另一电极延伸。
当然，所述碳纳米管结构的在真空中通电方式并不局限于采用两个电极，也可以采用多个电极。
所述碳纳米管结构在真空中通电后被加热至第一温度，该第一温度为所述金属包覆层与碳纳米管的反应温度。在本实施例中，所述第一温度为1600K。所述碳纳米管结构在1600K进行热处理时，所述金属包覆层中的金属颗粒由于其粒径在纳米级，熔点显著降低，因此该金属颗粒在1600K温度下熔融，与该金属包覆层接触的碳原子分散到所述金属包覆层中反应生成金属碳化物。由于熔融态表面张力的作用，生成的金属碳化物以颗粒的方式存在，其粒径在1纳米～100纳米之间，且多个金属碳化物颗粒均间隔一定距离形成，相邻两个金属碳化物颗粒之间的间距在1纳米～100纳米之间。
本发明实施例所提供的碳纳米管复合材料的制备方法，熔融后的金属包覆层与所述碳纳米管结构中的碳原子反应，在所述碳纳米管结构的外表面形成多个金属碳化物颗粒。无需复杂的退火工艺即可得到所述碳纳米管复合材料，从而简化所述碳纳米管复合材料的制备方法。所述碳纳米管结构的加热方式也非常简单，只需给该碳纳米管结构在真空中通电即可加热所述金属包覆层到第一温度使所述金属包覆层熔融，无需复杂的加热设备；通过控制该碳纳米管结构的通电电流或电压的范围即可控制所述碳纳米管结构的温度范围；且通过碳纳米管自身电阻将电能转化为热能，从碳纳米管内部发热加热其外部包覆的金属层，能源利用率高。
请参阅图5，本发明第二实施例提供的一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤。
步骤S201，提供一碳纳米管线状结构，该碳纳米管线状结构包括沿其轴向延伸的多个碳纳米管。优选地，所述多根碳纳米管通过范德华力首尾相连。
步骤S202，形成一金属包覆层在所述碳纳米管线状结构中至少一个碳纳米管的外表面。
步骤S203，给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管线状结构加热至第一温度，使所述碳纳米管外表面的金属包覆层熔融并与该碳纳米管中的碳原子反应，在所述碳纳米管外表面形成多个金属碳化物颗粒。该第一温度为碳纳米管与所述金属包覆层的反应温度。
步骤S204，给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管结构加热至第二温度，使所述碳纳米管线状结构断裂并在断裂的一端形成一尖端。所述碳纳米管线状结构在受热时各部分由于受热或散热不均而升高的温度不同，温度升高快的部分会产生断裂并收缩，从而在其断裂的一端形成尖端。如，当所述碳纳米管线状结构相对的两端固定并电连接于两个电极之间时，该碳纳米管线状结构在受热时固定在所述电极上或靠近电极的部分散热比较快，而远离所述电极的部分散热比较慢，因此在加热至第二温度时，所述碳纳米管线状结构中间的某一段产生断裂并收缩，从而在其断裂的一端形成尖端。该尖端为多根碳纳米管通过范德华力连接形成的束状结构，在该尖端的末端延伸出一碳纳米管且该碳纳米管被与其相邻的碳纳米管通过范德华力固定。
相对于第一实施例中的碳纳米管复合材料的制备方法，本发明实施例中的碳纳米管复合材料具有一尖端，该尖端的末端具有更小的直径。因此当该碳纳米管线状结构应用到场发射电子发射源的时候，需要的场发射电压更低。
请参阅图6，本发明第三实施例提供的一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤。
步骤S301，提供两个电极及一碳纳米管膜，请参阅图7及8，该碳纳米管膜包括沿同一方向延伸且通过范德华力首尾相连的多个碳纳米管。
步骤S302，形成一金属包覆层在所述碳纳米管膜中至少一个碳纳米管的外表面。优选地，所述碳纳米管膜中的每一个碳纳米管均形成有一金属包覆层。请参阅图9，在本实施例中，所述金属包覆层为50纳米厚的铪层。
步骤S303，用有机溶剂处理该碳纳米管膜，使其收缩成一碳纳米管线状结构。所述碳纳米管膜通过有机溶剂处理后，外表面面积缩小，耐热度提高。请参阅图10，在本实施例中，所述碳纳米管膜在使用有机溶剂处理后形成一直径或线径为34微米的碳纳米管线状结构。当然，所述碳纳米管膜也可以在进行机械力扭转使其外表面面积缩小，还可以对所述碳纳米管膜进行机械力扭转后再进行有机溶剂处理，或者对所述碳纳米管膜进行有机溶剂处理后再进行机械力扭转。
步骤S304，给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管线状结构加热至第一温度，使所述至少一个碳纳米管的外表面的金属包覆层熔融并与碳纳米管中的碳原子反应，在所述碳纳米管外表面形成多个金属碳化物颗粒。该第一温度为所述金属包覆层与碳纳米管的反应温度。在本实施例中，所述第一温度为1600K，加热电压在10～20伏特之间。请参阅图11，拥有多个金属碳化物颗粒的碳纳米管线状结构的直径或线径有所减小，致密度增大。而碳纳米管线状结构直径或线径的减小，能够增大其场增强因子，从而增强该碳纳米管线状结构的场发射效果。请参阅图12至图14，所述金属碳化物颗粒的粒径在1纳米～100纳米之间，分布在该碳纳米管线状结构中的每一个碳纳米管的外表面且嵌接在该碳纳米管的外壁。分布在同一碳纳米管外表面的金属碳化物颗粒之间还具有1纳米～100纳米的间距，同时，当所述金属碳化物颗粒为碳化铪时，其以面心立方晶格的晶体形式存在。
步骤S305，给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管线状结构加热至第二温度，使所述碳纳米管线状结构断裂，该碳纳米管线状结构在其断裂的一端形成一尖端。在本实施例中，使所述碳纳米管线状结构发生断裂的第二温度在2136K以上，加热电压在20伏特以上。请参阅图15至图17，所述碳纳米管线状结构熔断后在其断裂处具有一尖端，该尖端的的线径远小于所述碳纳米管线状结构的线径，进一步提升了该碳纳米管线状结构的场发射性能。
相对于本发明第二实施例中的碳纳米管复合材料的制备方法，本发明实施例中的碳纳米管结构采用一碳纳米管膜。该碳纳米管膜中的多数碳纳米管在该碳纳米管膜的法线方向重叠的比较少，且不同碳纳米管具有一定间隙，因此所述金属包覆层更容易形成在所述碳纳米管膜中的每一个碳纳米管的外表面。从而能够使所述金属碳化物颗粒均匀分布在该碳纳米管结构表面。
由所述碳纳米管复合材料的制备方法所制备的碳纳米管复合材料，其包括一碳纳米管结构及形成在该碳纳米管结构表面的多个金属碳化物颗粒。该金属碳化物颗粒可形成在该碳纳米管结构的部分表面或全部表面上，具体地，所述金属可分布在该碳纳米管结构中多个碳纳米管的外表面上，也可分布在该碳纳米管结构的外表面。优选地，所述金属碳化物颗粒均匀分散在所述碳纳米管结构或所述碳纳米管结构中的每个碳纳米管的外表面。所述金属碳化物颗粒的粒径在1纳米～100纳米之间，分布在该碳纳米管线状结构中的每一个碳纳米管的外表面且嵌接在该碳纳米管的外壁。分布在同一碳纳米管外表面的金属碳化物颗粒之间具有1纳米～100纳米的间距。当该金属碳化物颗粒为碳化铪时，其以面心立方晶格的晶体形式存在。
所述碳纳米管结构包括碳纳米管膜、碳纳米管线状结构、碳纳米管阵列或单根碳纳米管，所述碳纳米管线状结构或碳纳米管膜还可具有至少一尖端，该尖端为多根碳纳米管通过范德华力连接形成的束状结构，在该尖端的末端延伸出一碳纳米管且该碳纳米管被与其相邻的碳纳米管通过范德华力固定。
所述碳纳米管复合材料通过在所述碳纳米管结构的表面形成有多个金属碳化物颗粒而形成，其具备耐离子轰击的特性。因此利用该碳纳米管复合材料制备的电子源能够在低真空稳定工作。
综上所述，通过在所述碳纳米管结构表面形成多个抗离子轰击的金属碳化物颗粒，能够使所述碳纳米管复合材料的在低真空下的寿命增加。另外，由于该金属碳化物颗粒相互间隔一定距离并嵌接在所述碳纳米管结构的表面，能够使该碳纳米管结构的直径保持在较小的范围，在应用于电子发射源时，该碳纳米管复合材料能保持较大的场增强因子，从而使其具有优异的场发射效果。
所述碳纳米管复合材料的制备方法，通过给所述碳纳米管结构在真空中通电即可加热该金属包覆层到第一温度使所述金属包覆层熔融，所述熔融后的金属包覆层与所述碳纳米管结构中的碳原子反应，从而在所述碳纳米管结构的外表面形成多个金属碳化物颗粒。该碳纳米管复合材料的制备方法中的加热方式简单，且无需复杂的退火工艺，从而使所述碳纳米管复合材料的制备方法更简单。本发明实施例还提供一种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，该碳纳米管复合材料在所述碳纳米管结构的表面形成有多颗金属碳化物颗粒，具备耐离子轰击的特性。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (22)

1.一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
提供一碳纳米管结构，该碳纳米管结构包括至少一碳纳米管；
形成一金属包覆层在所述碳纳米管结构中至少一个碳纳米管的外表面；
给所述碳纳米管结构在真空中通电，使所述碳纳米管外表面的金属包覆层熔融并与该碳纳米管中的碳原子反应，在所述碳纳米管外表面形成多个金属碳化物颗粒。
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，所述碳纳米管结构在真空中通电的方式为：将该碳纳米管结构固定并电连接于两个电极之间，置于真空中，并在该两电极之间施加电压。
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，所述碳纳米管结构包括碳纳米管膜、碳纳米管线状结构、碳纳米管阵列或单根碳纳米管。
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，所述金属包覆层的材料为铪、钽、钛及锆中的任意一种或多种。
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，所述金属包覆层的厚度在1纳米～100纳米之间。
6.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，所述金属包覆层的形成方法包括磁控溅射法或电子束蒸发法。
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，所述碳纳米管结构在真空中通电后被加热至第一温度，该第一温度大于或等于所述金属包覆层与碳纳米管的反应温度。
8.一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
提供一碳纳米管线状结构，该碳纳米管线状结构包括沿其轴向延伸的多个碳纳米管；
形成一金属包覆层在所述碳纳米管线状结构中至少一个碳纳米管的外表面；
给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管线状结构加热至第一温度，使所述碳纳米管外表面的金属包覆层熔融并与该碳纳米管中的碳原子反应，在所述碳纳米管外表面形成多个金属碳化物颗粒；
给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管线状结构加热至第二温度，使所述碳纳米管线状结构断裂并在断裂处形成两尖端。
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，该第二温度大于该第一温度。
10.一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
提供一碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括沿同一方向延伸且通过范德华力首尾相连的多个碳纳米管；
形成一金属包覆层在所述碳纳米管膜中至少一个碳纳米管的外表面；
用有机溶剂处理该碳纳米管膜，使其收缩成一碳纳米管线状结构；
给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管线状结构加热至第一温度，使所述至少一个碳纳米管的外表面的金属包覆层熔融并与碳纳米管中的碳原子反应，在所述碳纳米管外表面形成多个金属碳化物颗粒；
给所述碳纳米管线状结构在真空中通电使该碳纳米管线状结构加热至第二温度，使所述碳纳米管线状结构断裂并在断裂处形成两尖端。
11.如权利要求10所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，该第二温度大于该第一温度。
12.一种利用权利要求1、权利要求8或权利要求10所述方法制备的碳纳米管复合材料，其包括一碳纳米管结构，所述碳纳米管结构表面形成有多个金属碳化物颗粒。
13.如权利要求12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至少一个碳纳米管的外表面形成有多个金属碳化物颗粒。
14.如权利要求12所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述金属碳化物颗粒嵌接在所述碳纳米管的外壁。
15.如权利要求14所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，在同一碳纳米管表面上，相邻两个金属碳化物颗粒间隔设置。
16.如权利要求15所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述金属碳化物材料为碳化铪、碳化钽、碳化钛及碳化锆中的任意一种或多种。
17.如权利要求15所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，相邻两个金属碳化物颗粒之间具有1纳米～100纳米的间隙。
18.如权利要求15所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述金属碳化物颗粒为以面心立方晶格晶体结构存在的碳化铪。
19.如权利要求15所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述金属碳化物颗粒的粒径在1纳米～100纳米之间。
20.如权利要求12所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述碳纳米管结构包括碳纳米管膜、碳纳米管线状结构、碳纳米管阵列或单根碳纳米管。
21.如权利要求20所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述碳纳米管线状结构或碳纳米管膜具有至少一尖端。
22.一种碳纳米管复合材料，其特征在于，其包括一碳纳米管，所述碳纳米管表面形成有多个间隔的金属碳化物颗粒，该金属碳化物颗粒的粒径在1纳米～100纳米之间。
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