CN104943326A - 一种碳纳米管薄膜复合材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，包括以下步骤：制备一基体；制备一碳纳米管薄膜；刻蚀处理所述碳纳米管薄膜；将至少一经过刻蚀处理的碳纳米管薄膜置于基体的至少一个表面形成一碳纳米管薄膜结构，从而形成一碳纳米管薄膜复合材料预制体；以及加热所述碳纳米管薄膜复合材料预制体，使所述碳纳米管薄膜结构与所述基体复合，从而得到一碳纳米管薄膜复合材料。与现有技术相比，本发明在碳纳米管薄膜与基体复合之前，对碳纳米管薄膜进行刻蚀处理，得到部分区域减薄或者穿透的碳纳米管薄膜，提高了碳纳米管复合材料界面性能，减少界面存在的缺陷，所得到的碳纳米管薄膜复合材料表现出优异的综合性能，显示出未来众多领域应用的潜力。

Description

一种碳纳米管薄膜复合材料的制备方法

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种碳纳米管薄膜复合材料的制备方法。

背景技术

碳纳米管薄膜是由大量碳纳米管相互缠绕连接形成的厚度介于单原子分子至微米毫米尺度的宏观薄膜材料，它是碳纳米管研究领域的重要组成部分。碳纳米管薄膜具有高强度、高导电性、轻薄、优良柔韧性及化学稳定性等特点，在电子电力、能源存储、智能传感、复合材料、航空航天等领域的应用研究已取得一定进展。另一方面，鉴于当前对于材料性能要求的不断提高，需要在一种新材料中赋予和兼备两种或两种以上原有单一传统材料所不具备的优势性能，复合材料便应运而生。对于碳纳米管薄膜复合材料而言，其包括高分子基体和碳纳米管，该碳纳米管以碳纳米管薄膜结构的形式设置于高分子基体中。现有技术中制备这种碳纳米管薄膜复合材料的方法通常包括以下步骤：制备一高分子基体；制备一碳纳米管薄膜；将至少一碳纳米管薄膜设置于高分子基体的至少一个表面形成一碳纳米管薄膜结构，从而形成一碳纳米管复合材料预制体；加压加热该碳纳米管复合材料预制体，使碳纳米管薄膜结构与高分子基体复合，从而得到一碳纳米管复合材料。

通过上述方法制备得到的碳纳米管薄膜复合材料通常存在以下缺点：碳纳米管薄膜在与高分子基体复合的过程中，因碳纳米管薄膜致密化程度高，高分子基体链段比较长，高分子基体不能很好地浸润到碳纳米管薄膜的内部结构中，从而导致复合材料的缺陷（空洞及气泡，层间分离等）增多。这些缺陷的存在，严重降低了复合材料的可靠性、电学性能、耐水性、耐气候性、耐化学性以及力学性能等。

另外，利用碳纳米管粉体直接使用于碳纳米管/高分子基复合材料制备时，粉体碳纳米管易团聚，为了解决这一问题，通常将碳纳米管表面进行改性之后再将碳纳米管与其他材料复合。现有技术中对碳纳米管表面进行改性的方法通常采用将碳纳米管分散于硫酸及硝酸等强氧化性酸或表面活性剂中，这种方法可在一定程度上解决碳纳米管团聚的问题，但是，由于通过强酸处理会使得碳纳米管的结构受到一定程度的破坏，且使用表面活性剂处理会使得表面活性剂在最终的碳纳米管复合材料中不易除去，碳纳米管之间也没有形成一个整体的碳纳米管结构，使碳纳米管复合材料的机械强度和韧性较差，无法充分发挥碳纳米管的良好导电、导热等性能。

有鉴于此，提供一种碳纳米管薄膜复合材料的制备方法以解决不同基体在碳纳米管薄膜结构中浸润和渗透问题是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能解决上述技术问题的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法。

其中，碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，包括以下步骤：

制备一基体；

制备一碳纳米管薄膜；

刻蚀处理所述碳纳米管薄膜，得到部分区域减薄或者穿透的碳纳米管薄膜；

将至少一经过刻蚀处理的碳纳米管薄膜置于所述基体的至少一个表面形成一碳纳米管薄膜结构，从而形成一碳纳米管薄膜复合材料预制体；以及

加热所述碳纳米管薄膜复合材料预制体，使所述碳纳米管薄膜结构与所述基体复合，从而得到一碳纳米管薄膜复合材料。

作为本发明的进一步改进，所述基体为高分子基体。

作为本发明的进一步改进，所述碳纳米管薄膜采用浮动催化法或可纺丝阵列拉膜法制备或采用巴基纸碳纳米管薄膜。

作为本发明的进一步改进，“刻蚀处理所述碳纳米管薄膜”步骤具体为：先用有机溶剂处理所述碳纳米管薄膜，形成致密化的碳纳米管薄膜，再对致密化的碳纳米管薄膜进行刻蚀处理。

作为本发明的进一步改进，所述“用有机溶剂处理所述碳纳米管薄膜，形成致密化的碳纳米管薄膜”步骤具体为：

将有机溶剂直接喷涂在所述碳纳米管薄膜表面，直至整个碳纳米管薄膜被有机溶剂浸润，待有机溶剂挥发后，形成致密化的碳纳米管薄膜，所述致密化的碳纳米管薄膜的厚度大于50nm。

作为本发明的进一步改进，所述有机溶剂为乙醇或甲醇或丙酮或二氯乙烷。

作为本发明的进一步改进，所述“刻蚀处理所述碳纳米管薄膜”为激光刻蚀或者光热刻蚀处理所述碳纳米管薄膜。

作为本发明的进一步改进，“激光刻蚀处理所述碳纳米管薄膜”步骤具体为：

将碳纳米管薄膜完全摊置在载物台的上表面，调节激光发射点与所述载物台的相对位置以使得激光的焦点形成于所述碳纳米管薄膜的上表面；调节激光的电流强度在1A以上，开始激光刻蚀处理。

作为本发明的进一步改进，“将至少一经过刻蚀处理的碳纳米管薄膜置于所述基体的至少一个表面形成一碳纳米管薄膜结构，从而形成一碳纳米管薄膜复合材料预制体”步骤具体为：采用喷涂或浸泡的方法将所述基体置于所述经过刻蚀处理的碳纳米管薄膜上。

作为本发明的进一步改进，“加热所述碳纳米管薄膜复合材料预制体，使所述碳纳米管薄膜结构与所述基体复合，从而得到一碳纳米管薄膜复合材料”步骤具体为：

将碳纳米管薄膜复合材料预制体放置在模具中，对模具加压加热，压力小于100Mpa，温度范围在50-250℃之间，保持至少30分钟 ，使得所述碳纳米管薄膜结构与所述基体复合。

与现有技术相比，本发明在碳纳米管薄膜与基体复合之前，对碳纳米管薄膜进行刻蚀处理，得到部分区域减薄或者穿透的碳纳米管薄膜，提高了碳纳米管复合材料界面性能，减少界面存在的缺陷，所得到的碳纳米管薄膜复合材料表现出优异的综合性能包括力学性能、导电性能和导热性能等，未来可能会在多领域（透明电极、支撑催化剂、传感器燃料电池扩散膜、薄膜晶体管、电磁屏蔽材料或导电材料等领域）进行应用。

附图说明

图1是本发明一实施方式中碳纳米管薄膜复合材料的制备方法的步骤流程图。

图2(a)- 2(d)是本发明一实施方式中碳纳米管薄膜进行激光刻蚀处理后SEM照片，其中，图2(b)- 2(d)为图2(a)的进一步放大图，图2(b)- 2(d)放大的倍数依次增大。

图3(a)- 3(b)是本发明一实施方式中不做任何处理的碳纳米管薄膜直接浸润高分子基体，而后热压固化成复合材料，再用划片切割机切割，所得的截面的SEM照片；图3(c)-3(d)为经过激光刻蚀的碳纳米管薄膜浸润高分子基体而后热压固化成复合材料，再用划片切割机切割，所得的截面的SEM照片。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

应该理解，本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。

参图1，本发明一实施方式中一种碳纳米管薄膜复合材料的制备方法包括以下几个步骤：

S1、制备一基体。该基体为高分子基体。

S2、制备一碳纳米管薄膜。该碳纳米管薄膜采用浮动催化法或可纺丝阵列拉膜法制备或者直接采用巴基纸碳纳米管薄膜或者其他方法制备得到的薄膜状碳纳米管。在本实施方式中，优选采用浮动催化法，制备出来的碳纳米管薄膜呈三维网络状结构。

S3、刻蚀处理所述碳纳米管薄膜，得到部分区域减薄或者穿透的碳纳米管薄膜。

首先用有机溶剂处理碳纳米管薄膜，形成致密化的碳纳米管薄膜，再对致密化的碳纳米管薄膜进行刻蚀处理，该有机溶剂为挥发性有机溶剂，可选用乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷等，优选地，在本实施方式中采用乙醇。将有机溶剂直接喷涂在所述碳纳米管薄膜表面，直至整个碳纳米管薄膜被有机溶剂浸润，待有机溶剂挥发后，形成致密化的碳纳米管薄膜，所述致密化的碳纳米管薄膜的厚度大于50nm。

其次，刻蚀处理经过致密化的碳纳米管薄膜。刻蚀处理包括激光刻蚀或者光热刻蚀处理，在本实施方式中采用的是激光刻蚀。具体地，提供一激光发射装置（图未示）和一载物台（图未示），优选地，在本实施方式中，载物台是可以沿X轴向和Y轴向移动的，特别地，载物台也可以沿z轴向移动，以调节激光发射点与载物台的相对位置以使得激光的焦点形成于载物台的上表面。这里需要说明的是，该载物台的上表面为与激光发射装置相对的一面。

将碳纳米管薄膜完全摊置在载物台的上表面，必要的话可以利用框架或者其他工具将薄膜完全撑开，使得碳纳米管薄膜处于一个平面上，调节激光发射点与所述载物台的相对位置以使得激光的焦点形成于所述碳纳米管薄膜的上表面；调节激光的电流强度在1A以上，或者采取其他调控激光强度参数的方法，在载物台不动的情况下利用控制软件可以调控碳纳米管薄膜表面的激光焦点位置，或者激光焦点位置不变的情况下通过载物台的移动，从而调控激光的焦点在碳纳米管薄膜表面的不同位置，开始激光刻蚀。本实施方式中的碳纳米管薄膜减薄或穿透取决于碳纳米管薄膜表面的激光强度，通过控制激光的电流大小可以调节激光强度，当激光强度相对较小时，碳纳米管薄膜被减薄，当激光强度相对较大时，碳纳米管薄膜可直接被穿透；或者在激光强度一定的情况下调控激光的焦点聚焦在碳纳米管薄膜表面的深浅，从而达到减薄或者穿透的效果（参图2）。由于载物台是可以沿X轴向和Y轴向移动的以及激光的焦点也可以直接调控不用移动载物台达到，故，通过载物台的移动或者调控激光的焦点位置均可以在碳纳米管薄膜上形成多个减薄孔或者穿透孔，这些减薄孔或者穿透孔的孔径和间距均为可调的，优选地，减薄孔或者穿透孔圆心间距大于1μm，不同焦点的间距或者载物台相对移动的间距大于1μm。当然，在本发明的其他实施方式中，也可以是载物台固定不动，类似地，将激光发射装置固定在一可沿X轴向、Y轴向和Z轴向移动装置上，同样也可以达到目的。

S4、将至少一经过刻蚀处理的碳纳米管薄膜置于所述基体的至少一个表面形成一碳纳米管薄膜结构，从而形成一碳纳米管薄膜复合材料预制体。采用喷涂或浸泡的方法将基体置于经过刻蚀处理的碳纳米管薄膜上。

在本实施方式中，优选基体为高分子基体，将经过S3步骤处理过的碳纳米管薄膜进行高分子基体浸润处理。首先，该高分子基体为热固性或热塑性，若高分子基体常温下流动性良好则不用加入溶剂，若高分子基体常温下流动性不好则需加入有机溶剂来溶解流动性不好的高分子基体以增加高分子基体的流动性，且有机溶剂为可挥发性溶剂，可选的溶剂为乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷等，在本实施方式中，有机溶剂优选采用丙酮。

其次将高分子基体直接喷涂在经过激光刻蚀的碳纳米管薄膜表面，使得高分子基体浸润到整个碳纳米管薄膜结构中，高分子基体在溶液中的含量可根据需要通过喷涂浸润的时间控制，将喷涂好高分子基体的碳纳米管薄膜放置在聚四氟乙烯薄膜等上，去除有机溶剂；或者将喷涂好高分子溶液的碳纳米管薄膜完全浸润在高分子基体中，一段时间后使得高分子基体浸润到整个碳纳米管薄膜结构中，必要时也可利用超声等其他方法促进高分子基体的浸润，将碳纳米管薄膜取出，放置在聚四氟乙烯薄膜上，将有机溶剂去除，制得碳纳米管薄膜复合材料预制体。

S5、加热所述碳纳米管薄膜复合材料预制体，使所述碳纳米管薄膜结构与所述基体复合，从而得到一碳纳米管薄膜复合材料。该预制体可直接利用，也可进行热压处理。

在本实施方式中，采用热压处理使碳纳米管薄膜结构与基体复合。具体地，首先，将S4步骤中得到的纳米管薄膜复合材料预制体放置在一模具中，该模具在放置碳纳米管薄膜复合材料预制体之前已经均匀涂抹了脱模剂，以便获得碳纳米管薄膜复合材料后可以顺利脱模，特别地，该模具侧壁设有流胶槽，以便多余的液态高分子基体流出。所用脱模剂根据液态高分子基体的类别不同而不同，该脱模剂包括高温脱模剂、有机硅型脱模剂、蜡类脱模剂或者硅氧烷型脱模剂，进一步地，本实施方式可将单层或者多层碳纳米管薄膜复合材料预制体叠加或平行放置于该模具中。其次，将该模具放入加热装置中，使高分子基体完全浸润到碳纳米管薄膜结构中的碳纳米管的间隙当中。对模具中的碳纳米管薄膜复合材料预制体加压，用低于100Mpa 的压力作用在模具的上基板上，然后，使加热装置升温至50-250℃，并维持该状态至少30分钟。完成高分子基体与碳纳米管薄膜结构的复合。优选地，加热装置可为加热板、热压机、平板硫化机、热压罐或者烘箱等。高分子基体在50～250℃时为液态，在该温度区间下的液态高分子基体的粘度很低。对模具加压，液态高分子基体在压力的作用下能够更好的浸润到碳纳米管薄膜结构中，多余的液态高分子会从流胶槽中流出。最后，使高分子基体固化成型，待加热装置降温后，将模具从加热装置中取出，脱模可得碳纳米管薄膜复合材料。当然，在本发明其他是实施方式中，高分子基体固化成型的方法可依据高分子基体材料的不同而不同。

参图3所示，对比经过刻蚀处理的碳纳米管和不经过刻蚀的碳纳米管形成的碳纳米管薄膜复合材料，可以看出，没经过刻蚀处理的碳纳米管薄膜（图3a和3b），高分子基体只有一部分进入碳纳米管三维网络结构中但是并不能完全的浸透这种碳纳米管结构，中间是有很多的空洞，这种复合材料拥有很多的缺陷。在外力的作用下很容易被损坏，因此，良好的浸润性是非常重要的。经过刻蚀处理的碳纳米管薄膜（图3c和3d）, 显然高分子基体可以很好地浸润到碳纳米管结构内,提高复合材料界面性能，减少界面存在的缺陷。

在此值得一提的是，本发明中的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法具有以下优点：一、由于采用三维碳纳米管网络结构作为骨架，从而使得制备的碳纳米管薄膜复合材料具有良好的导电性和导热性，充分发挥了碳纳米管的导电、导热性能。二、由于碳纳米管复合材料中的碳纳米管相互连接形成碳纳米管三维结构，使得碳纳米管复合材料的机械强度较大，韧性较好。三、无需对碳纳米管表面进行处理，因此不会对碳纳米管造成破坏。四、针对现有碳纳米管薄膜复合材料浸润所存在的问题，本发明对碳纳米管薄膜先进行刻蚀处理，再与基体复合，提高复合材料界面性能，减少界面存在的缺陷，解决了基体在碳纳米管薄膜结构中的浸润问题，基体能够在碳纳米管薄膜中有规律的排列，从而制备不同基体的碳纳米管薄膜复合材料。五、该制备方法简单、适用性广、成本低廉，并且能够解决碳纳米管薄膜复合材料浸润所面临的关键问题，提高复合材料的界面结合力，从而提升复合材料的层间剪切强度等力学性能，并且形成碳纳米管结构骨架，从而使得所述的碳纳米管复合材料具有良好的导电性、导热性和透光性。所得到的碳纳米管薄膜复合材料表现出优异的综合性能，这具有十分重要的应用价值和学术意义。

为了更好的阐述本发明，以下提供一些具体实施例。

实施例1

在本实施例中，复合材料基体为环氧树脂高分子基体，该环氧树脂溶液采用丙酮作为溶剂，环氧树脂浓度为10%。

在本实施例中，采用浮动催化法制备得到的三维网络状结构碳纳米管薄膜，其厚度为15μm（已经用乙醇溶液致密化过）。首先采用激光刻蚀处理所述碳纳米管薄膜，将碳纳米管薄膜完全摊置在载物台的上表面，将薄膜四周固定，使得碳纳米管薄膜处于一个平面上，调节激光发射点与所述载物台的相对位置以使得激光的焦点形成于所述碳纳米管薄膜的上表面；当调节激光的电流强度为3A时，碳纳米管薄膜的减薄空洞直径为50μm左右，在载物台不动的情况下利用控制软件调控碳纳米管薄膜表面的激光焦点位置，具体地，焦点之间的距离为200μm，并且是每一列平行排列，列与列之间的距离同样为200μm，每一列设置400个焦点位置，开始激光刻蚀，得到80mm×80mm的部分区域穿透的碳纳米管薄膜。

利用喷枪将环氧树脂溶液直接喷涂在经过激光刻蚀的碳纳米管薄膜表面，使得环氧树脂溶液浸润到整个碳纳米管薄膜结构中，喷涂时间控制为30s，将喷涂好环氧树脂溶液的碳纳米管薄膜放置在聚四氟乙烯薄膜上，去除有机溶剂，制得碳纳米管薄膜复合材料预制体。

最后，采用热压处理使碳纳米管薄膜结构与环氧树脂溶液复合。将得到的纳米管薄膜复合材料预制体放置在一模具中，该模具在放置碳纳米管薄膜复合材料预制体之前已经均匀涂抹了脱模剂，以便获得碳纳米管薄膜复合材料后可以顺利脱模，而且，该模具侧壁设有流胶槽，以便多余的液态高分子流出。优选地，所用脱模剂为有机硅型脱模剂。将该模具放入加热装置中，对模具中的碳纳米管薄膜复合材料预制体加压至2Mpa后，将加热装置升温至50℃，并维持保温5小时。最后，使环氧树脂基体固化成型，得到碳纳米管薄膜复合材料。

实施例2

在本实施例中，复合材料基体为酚醛树脂高分子基体，该酚醛树脂溶液采用丙酮作为溶剂，酚醛树脂浓度为10%。

在本实施例中，采用浮动催化法制备得到的三维网络状结构碳纳米管薄膜， 其厚度为15μm（已经用丙酮溶液致密化过）。首先采用激光刻蚀处理所述碳纳米管薄膜，将碳纳米管薄膜完全摊置在载物台的上表面，将薄膜四周固定，使得碳纳米管薄膜处于一个平面上，调节激光发射点与所述载物台的相对位置以使得激光的焦点形成于所述碳纳米管薄膜的上表面；当调节激光的电流强度为12A时，碳纳米管薄膜的穿透孔洞的直径为110μm左右，在载物台不动的情况下利用控制软件调控碳纳米管薄膜表面的激光焦点位置，具体地，（焦点之间的距离为200μm，并且是每一列平行排列，列与列之间的距离同样为200μm，每一列设置400个焦点位置，开始激光刻蚀。得到80mm×80mm的部分区域穿透的碳纳米管薄膜。

将刻蚀处理过的碳纳米管薄膜完全浸泡在酚醛树脂高分子溶液中，同时超声2小时，将碳纳米管薄膜取出，放置在聚四氟乙烯薄膜上，将有机溶剂去除，制得碳纳米管薄膜复合材料预制体。

最后，采用热压处理使碳纳米管薄膜结构与酚醛树脂高分子基体复合。将得到的碳纳米管薄膜复合材料预制体放置在一模具中（总共放置了10层碳纳米管薄膜复合材料预制体，得到有一定厚度的纳米管薄膜复合材料预制体），该模具在放置碳纳米管薄膜复合材料预制体之前已经均匀涂抹了脱模剂，以便获得碳纳米管薄膜复合材料后可以顺利脱模，而且，该模具侧壁设有流胶槽，以便多余的液态高分子流出。所用脱模剂为有机硅型脱模剂。将该模具放入加热装置中，对模具中的碳纳米管薄膜复合材料预制体加压至10Mpa，然后，将加热装置升温至180℃，并维持保温6小时。最后，使酚醛树脂基体固化成型，得到碳纳米管薄膜复合材料。

实施例3

在本实施例中，复合材料基体为聚酰亚胺树脂高分子基体，该聚酰亚胺树脂溶液采用丙酮作为溶剂，聚酰亚胺树脂浓度为10%。

在本实施例中，采用可纺丝阵列拉膜法制备得到的碳纳米管薄膜（已经用二氯乙烷溶液致密化过），该碳纳米管薄膜置于硅片上，其厚度为15μm。首先采用激光刻蚀处理所述碳纳米管薄膜，将硅片放置在载物台的上表面，调节激光发射点与所述载物台的相对位置以使得激光的焦点形成于所述碳纳米管薄膜的上表面；当调节激光的电流强度为16A时，碳纳米管薄膜的穿透孔洞的直径为150μm左右，在载物台不动的情况下利用控制软件调控碳纳米管薄膜表面的激光焦点位置，具体地，焦点之间的距离为200μm，并且是每一列平行排列，列与列之间的距离同样为200μm，每一列设置400个焦点位置）开始激光刻蚀。得到80mm×80mm的部分区域穿透的碳纳米管薄膜。

将刻蚀处理过的碳纳米管薄膜完全浸泡在聚酰亚胺树脂溶液中，同时超声2小时，将碳纳米管薄膜取出，放置在聚四氟乙烯薄膜上，将有机溶剂去除，制得碳纳米管薄膜复合材料预制体。

最后，采用热压处理使碳纳米管薄膜结构与基体复合。将得到的纳米管薄膜复合材料预制体放置在一模具中（总共放置了100层碳纳米管薄膜复合材料预制体，得到有一定厚度的纳米管薄膜复合材料预制体），该模具在放置碳纳米管薄膜复合材料预制体之前已经均匀涂抹了脱模剂，以便获得碳纳米管薄膜复合材料后可以顺利脱模，而且，该模具侧壁设有流胶槽，以便多余的液态高分子流出。所用脱模剂为有机硅型脱模剂。将该模具放入加热装置中，对模具中的碳纳米管薄膜复合材料预制体加压至10Mpa，然后，将加热装置升温至250℃，并维持保温6小时。最后，使聚酰亚胺树脂基体固化成型，得到碳纳米管薄膜复合材料。

实施例4

在本实施例中，复合材料基体为聚酰亚胺树脂高分子基体，该聚酰亚胺树脂溶液采用丙酮作为溶剂，聚酰亚胺树脂浓度为10%。

在本实施例中，采用巴基纸碳纳米管薄膜，其厚度为20μm左右（已经用甲醇溶液致密化过）。首先采用激光刻蚀处理所述碳纳米管薄膜，将碳纳米管薄膜完全摊置在载物台的上表面，将薄膜四周固定，使得碳纳米管薄膜处于一个平面上，调节激光发射点与所述载物台的相对位置以使得激光的焦点形成于所述碳纳米管薄膜的上表面；当调节激光的电流强度为16A时，碳纳米管薄膜的穿透空洞的直径为150μm左右），在载物台不动的情况下利用控制软件调控碳纳米管薄膜表面的激光焦点位置，焦点之间的距离为200μm，并且是每一列平行排列，列与列之间的距离同样为200μm，每一列设置400个焦点位置，开始激光刻蚀。得到80mm×80mm的部分区域穿透的碳纳米管薄膜。

将刻蚀处理过的碳纳米管薄膜完全浸泡在聚酰亚胺树脂溶液中，同时超声2小时，将碳纳米管薄膜取出，放置在聚四氟乙烯薄膜上，将有机溶剂去除，制得碳纳米管薄膜复合材料预制体。

最后，采用热压处理使碳纳米管薄膜结构与基体复合。将得到的纳米管薄膜复合材料预制体放置在一模具中（总共放置了100层碳纳米管薄膜复合材料预制体，得到有一定厚度的纳米管薄膜复合材料预制体），该模具在放置碳纳米管薄膜复合材料预制体之前已经均匀涂抹了脱模剂，以便获得碳纳米管薄膜复合材料后可以顺利脱模，而且，该模具侧壁设有流胶槽，以便多余的液态高分子流出。所用脱模剂为有机硅型脱模剂。将该模具放入加热装置中，对模具中的碳纳米管薄膜复合材料预制体加压至10Mpa，然后，将加热装置升温至220℃，并维持保温6小时。最后，使聚酰亚胺树脂基体固化成型，得到碳纳米管薄膜复合材料。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备一基体；

制备一碳纳米管薄膜；

刻蚀处理所述碳纳米管薄膜，得到部分区域减薄或者穿透的碳纳米管薄膜；

将至少一经过刻蚀处理的碳纳米管薄膜置于所述基体的至少一个表面形成一碳纳米管薄膜结构，从而形成一碳纳米管薄膜复合材料预制体；以及

加热所述碳纳米管薄膜复合材料预制体，使所述碳纳米管薄膜结构与所述基体复合，从而得到一碳纳米管薄膜复合材料。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于， 所述基体为高分子基体。

3.根据权利要求1所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管薄膜采用浮动催化法或可纺丝阵列拉膜法制备或采用巴基纸碳纳米管薄膜。

4.根据权利要求1所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于， “刻蚀处理所述碳纳米管薄膜”步骤具体为：先用有机溶剂处理所述碳纳米管薄膜，形成致密化的碳纳米管薄膜，再对致密化的碳纳米管薄膜进行刻蚀处理。

5.根据权利要求4所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于，所述“用有机溶剂处理所述碳纳米管薄膜，形成致密化的碳纳米管薄膜”步骤具体为：

将有机溶剂直接喷涂在所述碳纳米管薄膜表面，直至整个碳纳米管薄膜被有机溶剂浸润，待有机溶剂挥发后，形成致密化的碳纳米管薄膜，所述致密化的碳纳米管薄膜的厚度大于50nm。

6.根据权利要求4所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙醇或甲醇或丙酮或二氯乙烷。

7.根据权利要求1所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于，所述“刻蚀处理所述碳纳米管薄膜”为激光刻蚀或者光热刻蚀处理所述碳纳米管薄膜。

8.根据权利要求7所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于“激光刻蚀处理所述碳纳米管薄膜”步骤具体为：

将碳纳米管薄膜完全摊置在载物台的上表面，调节激光发射点与所述载物台的相对位置以使得激光的焦点形成于所述碳纳米管薄膜的上表面；调节激光的电流强度在1A以上，开始激光刻蚀处理。

9.根据权利要求1所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于，“将至少一经过刻蚀处理的碳纳米管薄膜置于所述基体的至少一个表面形成一碳纳米管薄膜结构，从而形成一碳纳米管薄膜复合材料预制体”步骤具体为：采用喷涂或浸泡的方法将所述基体置于所述经过刻蚀处理的碳纳米管薄膜上。

10.根据权利要求1所述的碳纳米管薄膜复合材料的制备方法，其特征在于，“加热所述碳纳米管薄膜复合材料预制体，使所述碳纳米管薄膜结构与所述基体复合，从而得到一碳纳米管薄膜复合材料”步骤具体为：

将碳纳米管薄膜复合材料预制体放置在模具中，对模具加压加热，压力小于100Mpa，温度范围在50-250℃之间，保持至少30分钟 ，使得所述碳纳米管薄膜结构与所述基体复合。