CN104260514B - 一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法及其应用，它涉及一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法及其应用，该纳米纸采用市售的多壁或单壁纳米管经一系列分散方法分散后经减压吸滤制备而成。通过将纳米纸在不同浓度的硝酸银溶液中浸泡。由于纳米管的比表面积较大，对于硝酸银有吸附作用。当达到吸附平衡后，将吸附后的纳米纸烘干。而后将纳米纸在日光灯下照射使得吸附的硝酸银分解产生银颗粒，从而提高纳米纸的电导率，高的导电性有利于对红外波段的光进行吸收，同时高的导电率能够作为导电体，提高瞬间电流的导通速率。

Description

一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合 材料的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法及其应用，并测试了其红外隐身及防雷击性能，可用于国防领域。

背景介绍

随着国防科技的不断发展，用于发现目标的侦查、探测手段日益先进。为了防止军事目标和武器装备被发现摧毁，使用隐身材料提高其生存能力和突防能力。常采用隐身方式是在武器装备的表面涂覆红外隐身材料。国外对红外隐身材料的研究较早并且已有很大的进展，例如，美国空军在1967年就委托霍尼威尔公司开展了漫反射型红外涂料的研究。为了减轻红外制导导弹对直升机的威胁，美国陆军空中机动研究发展实验室委托陆军阿拉伯丁研究发展中心的涂料和化学实验室研究直升机的红外吸收涂料。80年代，欧洲许多国家开始着手对红外隐身涂料的研究。其中主要有德国、英国、发过、日本、加拿大等国家，此外澳大利亚也有相应的报到并且在1984年发表过相应的文章得到了世界各国的广泛的关注。

红外线辐射在大气中传播遵循可见光的折射、反射、吸收和散射定律。它在大气中的投射能力与大气中水和二氧化碳的含量有关。物体向外发射红外辐射时，大气中的二氧化碳和水可以吸收一定波顿的辐射，而使此波段的额红外辐射信号衰减。不被吸收的波段无衰减的穿过大气，这样的波段被称为大气窗口。大气窗口有3个波段：1～2.5μm,3～5μm和8～14μm。红外在这3个波段是不透明的,其中3～5μm和8～14μm来自于目标和背景背身所引起的热辐射，红外探测器主要就是探测这三个波段的红外辐射从而对目标进行监测的，因为目标和背景本身温度能够引起热辐射差别。

根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律:

M＝εσT⁴

M---物质的辐射出射度

ε---物质的表面发射率

σ---玻尔兹曼常数

T---物体表面温度

可以看出降低目标表面发射率和控制目标表面温度可实现红外隐身。而红外隐身材料 本身具有低发射率或较强温控能力，这可一降低背景和目标的表面温差不同所造成的辐射率不同，从而达到隐身的目的。

红外技术包括以下三个方面：一是降低武器装备的红外辐射特性，使得武器表面的热辐射与环境热辐射特性相接近，降低被探测器发现的可能性。二是改变飞行器的红外辐射特性，即改变武器装备表面的各处的辐射率分布。三是改变物体红外辐射的传播途径。要到上述的目的可以从以下几个方面解决：一是改变辐射体的外形结构，其次是研发新型的结构型红外吸收材料，或者是研制新型的功能型红外吸收材料。相比结构型红外吸收材料而言，功能性红外吸收材料制备加工均比较方便、成本低廉、可控性强。

目前研究较多的并应用于军事用途的红外隐身材料主要由吸收剂和粘结剂组成。其中吸收剂能够使探测设备得到的反射信号强度大大降低，粘结剂的作用主要是与吸收剂混合成膜，便于涂覆在军事设备表面。目前研究较多并部分应用与军事用途的吸收剂主要包括金属颜料，着色颜料，半导体颜料。金属颜料具有较高的红外反射率是红外隐身涂料中最常用的颜料，应用较多的金属颜料主要有Al、Zn、Sn、Au、Cu等。而实际中常常使用的是性能优良并且廉价的Al粉。着色颜料主要是满足与可见光伪装兼容的要求并没有降低发射率的功能，常用的着色颜料包括金属氧化物和氢氧化物，金属硫化物，金属硒化物，无机盐颜料以及有机颜料。半导体颜料主要为掺杂氧化物半导体，如氧化铟锡，掺锑氧化锡等。

随着树脂基复合材料在飞行器上的大量使用，其具有高的比强度、比模量疲劳性能好、耐腐蚀、可设计性强等许多优异特性。使得飞行器能够大幅度降低重量提高飞行器的飞行距离和灵敏性。但这种材料的导电性较金属材料差,当雷电闪击复合材料部件时。部件很难再短时间内将电流导走，从而导致温度急剧升高，使得材料的产生分层甚至是严重的烧蚀影响材料的力学性能。因此必须对复合材料进行防雷击防护。国外针对复合材料的防雷击问题已经进行了大量的研究，而国内对于这一领域的研究尚处于初级阶段。目前最简单有效的避雷方法分为三种方式：一是采用许多从机身或机翼伸出的避雷针放点。二是采用两导体把机壳不良导体的部分进行连接，以疏导电流，降低对复合材料的损伤。三是对于复合材料构件在其表面喷涂上金属粒子或用金属网编织入复合材料纤维蒙皮。

主要的实施方式为以下几种方式：

1.箔网保护法

该方法是将铝或或铜网贴合在结构试件的最外层或者最外层的下面。据报道，波音公司采用的金属网为Dexmet公司的Microgrid金属网，其参数如下表所示：

铝和铜网可以经过层压、喷涂和电镀。网格黏贴到复合材料结构上后可承受200000A的电流，对复合材料具有较好的防护作用。

2.表层保护法

该方法是在漆层表面上喷上一些金属材料或者在喷涂材料中参入金属粒子。基于这种防护方法进而发展成为将金属金属材料制成装饰层，这样既可以代替涂料又有导电作用，并能容易的贴合和撕下。

目前大型的飞机制造公司大多数采用上述的两种方法，例如，波音787飞机复合材料的防雷击措施是在材料的成型过程中加入金属网，将雷击电流导走。虽然这种金属防护箔网法能够较好的防护飞机飞行过程中收到的雷击损伤。但是同样存在一些缺点。由于飞机的所需的防护面积较大，由于金属的密度较大，大面积的使用金属网或金属颗粒的材料使得飞机的重量得以增加，这不仅影响飞机的飞行距离，对于战斗机而言对其作战半径和飞行的灵敏性产生很大的影响。而且长期载重增加对燃料的消耗额外的增加，长期计算增加了飞机的成本消耗。另一个问题金属与树脂基复合材料的结合性较差，温度的改变或震动等原因可以导致金属与复合材料的结合界面发生开裂分离。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有存在的红外隐身材料难以与树脂基复合材料复合的问题以及防雷击金属网密度较大的问题，而提供了一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法及其应用，该材料能够与玻璃纤维或碳纤维复合材料一体成型。

能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法及其应用。

本发明的一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法，它是按照以下步骤进行的：

一、将纳米管与聚乙二醇对异辛基苯基醚按照质量比为1:5～30的比例混合，然后经采用三辊剪切分散的方法进行分散20～30min；得到糊状混合物；

二、将步骤一得到的糊状混合物溶于去离子水中，使纳米管的浓度为 50mg/L～500mg/L，得纳米管水溶液；将纳米管水溶液通过超声破碎仪进行循环超声分散2h；

三、将步骤二超声分散后的溶液进行减压吸滤，然后过滤膜，将滤膜置于吸滤纸上，然后置于两玻璃板之间，在90℃的烘箱内烘干10h，将烘干后的沉积在滤膜上的纳米纸剥离；

四、将步骤三剥离后的纳米纸在310℃的马弗炉中高温烧结3h；

五、将步骤四高温烧结后的纳米纸在浓度为0.1～0.5mol/L的硝酸银溶液中，避光浸泡3～10h，然后在50℃下烘干5h；

六、将步骤五烘干后的纳米纸在日光下照射3～10h，然后将日照后的纳米纸与玻璃纤维预浸料或碳纤维预浸料经真空热压后，即得到所述的复合材料；

其中，三个高低速滚轮的剪切速度比为1:3:9，滚轮间的间隙分别为20～30μm、10～20μm和5μm；所述的纳米管为多壁或者单壁纳米管。

本发明的一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的应用，它用于制备红外隐身和防雷击复合材料。

本发明包含以下有益效果：

本发明的复合材料是由碳纳米管制备成的碳纳米管纸，并经过化学的方法对制备成的碳纳米管纸表面进行银纳米粒子修饰使得修饰后的碳纳米纸具有较高的电导率。这种纳米纸材料较金属而言具有很低的面密度，与金属防雷击材料相比，能够大幅度的降低重量。同时由于碳材料能够很好的与树脂材料间有较好的结合特性，改善了金属网材料与树脂之间结合不良的缺点。由于该复合材料具有两种功能，对于飞行器尤其是战斗机等军事装备而言不仅能够降低多种功能材料复合成型的复杂性，而且材料能够一体化成型，覆盖于复合材料的最外侧，当高强电流造成损坏时，能够较方便的进行修补。

附图说明

图1为实施例1吸滤法制备出的柔韧性纳米纸照片；

图2为未烧结前的纳米纸扫描电镜照片；

图3为烧结后扫描电镜照片；

图4为表面沉积银颗粒的纳米纸扫描电镜照片；

图5为改性前后电导率及方块电阻曲线图；其中A为方块电阻变化曲线，B为电导率变化曲线；

图6为实施例1制得的红外隐身复合材料照片；

图7为不同厚度纳米纸在不同温度下的红外发射率图；其中，A为厚度67μm的纳米纸红外发射率曲线，B为厚度130μm的纳米纸红外发射率曲线，C为厚度200μm的纳米纸红外发射率曲线；

图8为3～5μm厚的纳米纸与实施例1制得3～5μm厚的复合材料对不同红外波段的吸收图；其中，A为实施例1制得的复合材料对不同红外波段的吸收曲线，B为纳米纸对不同红外波段的吸收曲线；

图9为图8为8～14μm厚的纳米纸与实施例1制得3～5μm厚的复合材料对不同红外波段的吸收图；其中，A为实施例1制得的复合材料对不同红外波段的吸收曲线，B为纳米纸对不同红外波段的吸收曲线；

图10为不同浓度硝酸银浸泡后的纳米纸与空白加热板在不同温度下的热辐射功率对比图；其中，A为0.1mol/L的硝酸银溶液浸泡后的纳米纸在不同温度下的热辐射功率对比曲线，B为0.3mol/L的硝酸银溶液浸泡后的纳米纸在不同温度下的热辐射功率对比曲线，C为0.5mol/L的硝酸银溶液浸泡后的纳米纸在不同温度下的热辐射功率对比曲线，D为空白加热板在不同温度下的热辐射功率对比曲线；

图11为未含有纳米纸的试样在雷击后的照片；

图12为含有实施例1制得的纳米纸的试样在雷击后照片；

图13为雷击后试验的三点弯曲力学性能曲线；其中，A为铺设有实施例1制得的纳米纸的试样三点弯曲力学性能曲线；B为空白试样三点弯曲力学性能曲线。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法，它是按照以下步骤进行的：

一、将纳米管与聚乙二醇对异辛基苯基醚按照质量比为1:5～30的比例混合，然后经采用三辊剪切分散的方法进行分散20～30min；得到糊状混合物；

二、将步骤一得到的糊状混合物溶于去离子水中，使纳米管的浓度为50mg/L～500mg/L，得纳米管水溶液；将纳米管水溶液通过超声破碎仪进行循环超声分散2h；

三、将步骤二超声分散后的溶液进行减压吸滤，然后过滤膜，然后将滤膜置于吸滤纸上，然后置于两玻璃板之间，在90℃的烘箱内烘干10h，将烘干后的沉积在滤膜上的纳米纸剥离；

四、将步骤三剥离后的纳米纸在310℃的马弗炉中高温烧结3h；

五、将步骤四高温烧结后的纳米纸在浓度为0.1～0.5mol/L的硝酸银溶液中，避光浸泡3～10h，然后在50℃下烘干5h；

六、将步骤五烘干后的纳米纸在日光下照射3～10h，然后将日照后的纳米纸与玻璃纤维预浸料或碳纤维预浸料经真空热压后，即得到所述的复合材料；

其中，三个高低速滚轮的剪切速度比为1:3:9，滚轮间的间隙分别为20～30μm、10～20μm和5μm；所述的纳米管为多壁或者单壁纳米管。

本实施方式步骤一中采用三辊剪切分散方法是指在每种滚轮间的间隙条件下，剪切分散两遍。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中纳米管与聚乙二醇对异辛基苯基醚的质量比为1:10～20。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中纳米管与聚乙二醇对异辛基苯基醚的质量比为1:15～18。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中纳米管与聚乙二醇对异辛基苯基醚的质量比为1:16～17。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中纳米管的浓度为100mg/L～450mg/L。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二中纳米管的浓度为150mg/L～400mg/L。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤二中纳米管的浓度为200mg/L～350mg/L。其它与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤二中纳米管的浓度为250mg/L～300mg/L。其它与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤二中超声破碎仪的功率为750W，放大倍率为40％。其它与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤三中滤膜为20μm的滤膜。其它与具体实施方式一至九之一相同。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是：步骤五中硝酸银溶液的浓度为0.15～0.35mol/L。其它与具体实施方式一至十之一相同。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是：步骤五中硝酸银溶液的浓度为0.2～0.4mol/L。其它与具体实施方式一至十一之一相同。

具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是：步骤五中硝酸银溶液的浓度为0.25～0.35mol/L。其它与具体实施方式一至十二之一相同。

具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是：步骤五中硝酸银溶液的浓度为0.30mol/L。其它与具体实施方式一至十三之一相同。

具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十四之一不同的是：步骤五中硝酸银溶液的浓度为0.3mol/L。其它与具体实施方式一至十四之一相同。

具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一至十五之一不同的是：步骤五中避光浸泡4～9h。其它与具体实施方式一至十五之一相同。

具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式一至十六之一不同的是：步骤五中避光浸泡5～8h。其它与具体实施方式一至十六之一相同。

具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式一至十七之一不同的是：步骤五中避光浸泡6～7h。其它与具体实施方式一至十七之一相同。

具体实施方式十九：本实施方式一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的应用，它用于制备红外隐身和防雷击复合材料。

具体实施方式二十：本实施方式与具体实施方式十九不同的是：所述的红外隐身和防雷击复合材料制备方法为：将红外隐身材料功能碳纳米纸层(纳米纸层数为一层，基体为约1.5mm玻璃纤维复合材料)置于玻璃纤维外侧，防雷击复合材料中纳米纸(纳米纸层数一层或数层，基体为8mm碳纤维复合材料)置于最外层碳纤维的外侧，玻璃纤维与碳纤维的铺设角均为0～90°铺设。其它与具体实施方式十九相同。

通过以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例1

本实施例的一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法，它是按照以下步骤进行的：

一、称取0.2～2.0g市售的单壁或多壁纳米管与曲拉通X-100按照质量比为1:5～30的比例混合，将混合的碳纳米管采用三辊剪切分散的方法进行分散20-30分钟。三个高低速滚轮的剪切速度比为1:3:9，滚轮间的间隙分别为20～30μm，10～20μm和5-5μm三个组合，每个组合方式剪切分散两遍；将剪切分散后的糊状混合物与去离子水混合，纳米管的浓度保持在50mg/L-500mg/L；将纳米管水溶液通过超声破碎仪进行循环超声分散2h,超声破碎仪的功率为750W，放大倍率为40％；

二、将上述超声分散后的纳米管溶液经过蠕动泵注入自制的负压吸滤系统，滤芯表面 附有孔洞尺寸为20μm的过滤膜；由于负压的作用，纳米管溶液中的去离子水透过滤膜，分散的纳米管沉积在滤膜的表面，直至吸滤完成；

此步骤所制备出的纳米纸如图1所示，纳米纸的尺寸约为270mm×190mm；其微观形貌如图2所示纳米管形成无序的网络状结构；由于残余的表面活性剂包覆在纳米管的表面使得纳米管的表面粗糙，并且纳米纸的表面有无定型的颗粒状物质也说明纳米纸有表面活性剂残留；

三、通过改变步骤二的纳米管溶液的浓度制备出不同厚度的碳纳米纸，测得碳纳米纸三种厚度为67μm，130μm和200μm；将不同厚度的纳米纸置于马弗炉中在空气氛围下于250-350℃下高温烧蚀3h；

采用高温烧结能够除去纳米纸中残余的表面活性剂，烧蚀后的纳米纸的表观形貌如图3扫描电镜图片所示；可以看出纳米管的表面较光滑，对比烧结前后的放大图片可以看出烧结后的纳米管的直径较烧结前变小；说明纳米管表面的包覆的表面活性剂已除去，并且纳米纸表面的网络形态较烧结前清晰；通过烧结可能看出已经除去纳米纸中参残留的表面活性剂；

四、避光下配制浓度为0.5mol/L的硝酸银溶液，避光下将上述不同厚度的纳米纸浸泡在该浓度的硝酸银溶液中，浸泡时间为8～10h；浸泡完成后将纳米纸取出置于50℃干燥箱中干燥5小时；将干燥后的纳米纸在日光灯下照射10小时；

此步骤沉积银颗粒的纳米纸微观相貌如图4所示,可以看出纳米纸的表面具有银颗粒,即硝酸银分解成为单质银颗粒，由于银颗粒在纳米纸的表面，所以能够较大的提高纳米纸的表面电导率。烧结前后以及不同浓度的硝酸银修饰的纳米纸的电导率和方块电阻如图5所示，可以看出烧结后较烧结前后电导率约提高一倍，而经过硝酸银溶液修饰的纳米纸的点电导率具有较大的提高。而方块电阻约降低了14倍，其数值的大小表明材料隔离热红外的性能优劣。方块电阻的降低能大幅度提高材料屏蔽热红外的性能。

五、将步骤四制备出的不同厚度的纳米纸与玻璃纤维预浸料通过热压的方法成型，制备出红外隐身复合材料；

制备得到的红外隐身复合材料如图6所示，其中纳米纸的直径为40mm,玻璃纤维的板的厚度约为1.5mm。对制备出的纳米纸和复合材料进行红外发射率测试，图7为制备出不同厚度的碳纳米纸在不同温度下的红外发射率谱图，可以看出随着后的增加纳米纸的红外发射率有所降低的幅度不大，随着温度的提高纳米纸的红外发射率波动范围不大，表明纳米纸在不同温度下的红外发射率很稳定。图8和图9为不同类型的纳米纸和制作成的 复合材料在不同波长范围的红外发射率。由图8和图9可以看出在不同范围内纳米纸与复合材料的红外发射率均基本相同，即当纳米纸制备成复合材料时仍具有较低的红外发射率。而实际的战斗机往往采用复合材料，所以复合材料的红外屏蔽行为尤为重要。对比两图可知，材料在在8-14μm的红外发射率更低于在3-5μm波段的红外发射率。而改性后的材料的红外发射率较改性前具有更低的发射率，这表明通过沉积银颗粒能够大幅度的提高纳米纸的红外屏蔽性能。经0.5mol硝酸银改性的纳米纸在3-5μm和8-14μm范围内均有很好的吸收，可以用于军事装备上的红外屏蔽材料。将经不同浓度硝酸银修饰的纳米纸放置在相同温度的加热板上。测试空白加热板与附有纳米纸的区域的热辐射功率，得到图10曲线，可以看出空白加加热板的辐射功率远高于附有纳米纸区域的辐射功率，说明经纳米纸的表面铺设加热板向空间辐射能量的能力大幅度下降，这表明纳米纸就有优良的红外屏蔽性能。

实施例2

将实施例1制备得到的复合材料，切割成300mm×300mm，将经0.5mol/l硝酸银溶液浸泡后制得的一层或数层碳纳米纸与碳纤维预浸料经过热压制备出厚度为8mm的碳纤维复合材料板。纳米纸位于最外碳纤维层下侧。

未附有纳米管纸和附有纳米纸的碳纤维板雷击后的图片如图11和图12所示。其中图11为未含有纳米纸铺设的复合材料板，图12是含有纳米纸的复合材料板。可以看出含有纳米纸的复合材料板的破换程度明显弱于不含有纳米纸的复合材料板。将破坏区域切割成300mm x 60mm的方形试样。对其进行三点弯曲实验，曲线如图13所示，其中红色线为空白样，黑色线是铺设有纳米纸的试样。可以看出最大的断裂载荷提高了近1.5倍。说明铺设有纳米纸的试样能够更好的将雷击的电流导走，降低了瞬间高电流对复合材料本体的损坏，从而保证了飞机的承受载荷的部分能够得到保护。这表明高电导率的纳米纸具有防雷击的作用，对破坏的部分可以进行二次热压成型修补，从而达到反复使用。

实施例3

本实施例与实施例1不同的是：避光下配制浓度为0.1mol/L的硝酸银溶液，避光下将不同厚度的纳米纸浸泡在该浓度的硝酸银溶液中，时间为3-10小时。完成后将纳米纸取出置于50℃干燥箱中干燥5小时。将干燥后的纳米纸在日光灯下照射10小时。其它步骤和参数与实施例相同。

实施例4

将实施例3制得的尺寸为300mm x 300mm，经0.1mol/l硝酸银溶液浸泡的一层或数层碳纳米纸与碳纤维预浸料经过热压制备出厚度为8mm的碳纤维复合材料板。纳米纸位于最外碳纤维层下侧。

实施例5

本实施例与实施例1不同的是：避光下配制0.3mol/L硝酸银溶液，避光下将不同厚度的纳米纸浸泡在该浓度的硝酸银溶液中，时间为3-10小时。完成后将纳米纸取出置于50℃干燥箱中干燥5小时。将干燥后的纳米纸在日光灯下照射10小时。其它步骤和参数与实施例相同。

实施例6

将实施例5制得的尺寸为300mm x 300mm，经0.3mol/l硝酸银溶液浸泡的一层或数层碳纳米纸与碳纤维预浸料经过热压制备出厚度为8mm的碳纤维复合材料板。纳米纸位于最外碳纤维层下侧。

实施例7

将实施例1尺寸为300mm x 300mm，厚度为67μm的一层或数层碳纳米纸与碳纤维预浸料经过热压制备出厚度为8mm的碳纤维复合材料板。纳米纸位于最外碳纤维层下侧。

实施例8

将实施例1尺寸为300mm x 300mm，厚度为130μm的一层或数层碳纳米纸与碳纤维预浸料经过热压制备出厚度为8mm的碳纤维复合材料板。纳米纸位于最外碳纤维层下侧。

实施例9

将实施例1尺寸为300mm x 300mm，厚度为200μm的一层或数层碳纳米纸与碳纤维预浸料经过热压制备出厚度为8mm的碳纤维复合材料板。纳米纸位于最外碳纤维层下侧。

本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。

Claims (10)

1.一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法，其特征在于它是按照以下步骤进行的：

一、将纳米管与聚乙二醇对异辛基苯基醚按照质量比为1:(5～30)的比例混合，然后经采用三辊剪切分散的方法进行分散20～30min；得到糊状混合物；

二、将步骤一得到的糊状混合物溶于去离子水中，使纳米管的浓度为50mg/L～500mg/L，得纳米管水溶液；将纳米管水溶液通过超声破碎仪进行循环超声分散2h；

三、将步骤二超声分散后的溶液进行减压吸滤，然后过滤膜，将滤膜置于吸滤纸上，然后置于两玻璃板之间，在90℃的烘箱内烘干10h，将烘干后的沉积在滤膜上的纳米纸剥离；

四、将步骤三剥离后的纳米纸在310℃的马弗炉中高温烧结3h；

五、将步骤四高温烧结后的纳米纸在浓度为0.1～0.5mol/L的硝酸银溶液中，避光浸泡3～10h，然后在50℃下烘干5h；

六、将步骤五烘干后的纳米纸在日光下照射3～10h，然后将日照后的纳米纸与玻璃纤维预浸料或碳纤维预浸料经真空热压后，即得到所述的复合材料；

其中，三个高低速滚轮的剪切速度比为1:3:9，滚轮间的间隙分别为20～30μm、10～20μm和5μm；所述的纳米管为多壁或者单壁纳米管。

2.根据权利要求1所述的一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中纳米管与聚乙二醇对异辛基苯基醚的质量比为1:(10～20)。

3.根据权利要求1所述的一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中纳米管的浓度为100mg/L～400mg/L。

4.根据权利要求1所述的一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中超声破碎仪的功率为750W，放大倍率为40％。

5.根据权利要求1所述的一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中滤膜为20μm的滤膜。

6.根据权利要求1所述的一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法，其特征在于步骤五中硝酸银溶液的浓度为0.2～0.4mol/L。

7.根据权利要求6所述的一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法，其特征在于步骤五中硝酸银溶液的浓度为0.3mol/L。

8.根据权利要求1所述的一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法，其特征在于步骤五中避光浸泡4～9h。

9.根据权利要求8所述的一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法，其特征在于步骤五中避光浸泡5～7h。

10.一种具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的应用，其特征在于具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料用于制备红外隐身和防雷击复合材料；

所述的具有红外隐身及防雷击性能的高导电性碳纳米管纸复合材料的制备方法，是按照以下步骤进行的：

一、将纳米管与聚乙二醇对异辛基苯基醚按照质量比为1:(5～30)的比例混合，然后经采用三辊剪切分散的方法进行分散20～30min；得到糊状混合物；

二、将步骤一得到的糊状混合物溶于去离子水中，使纳米管的浓度为50mg/L～500mg/L，得纳米管水溶液；将纳米管水溶液通过超声破碎仪进行循环超声分散2h；

三、将步骤二超声分散后的溶液进行减压吸滤，然后过滤膜，将滤膜置于吸滤纸上，然后置于两玻璃板之间，在90℃的烘箱内烘干10h，将烘干后的沉积在滤膜上的纳米纸剥离；

四、将步骤三剥离后的纳米纸在310℃的马弗炉中高温烧结3h；

五、将步骤四高温烧结后的纳米纸在浓度为0.1～0.5mol/L的硝酸银溶液中，避光浸泡3～10h，然后在50℃下烘干5h；

六、将步骤五烘干后的纳米纸在日光下照射3～10h，然后将日照后的纳米纸与玻璃纤维预浸料或碳纤维预浸料经真空热压后，即得到所述的复合材料；

其中，三个高低速滚轮的剪切速度比为1:3:9，滚轮间的间隙分别为20～30μm、10～20μm和5μm；所述的纳米管为多壁或者单壁纳米管。