ES2391592T3 - Material compuesto basado en nanotubos de carbono y un método para fabricar el mismo - Google Patents

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Abstract

Un material compuesto basado en nanotubos de carbono (10), que comprende: una matriz polimérica (14); y una estructura de películas de nanotubos de carbono (12) dispuesta en la matriz polimérica, la estructura de películas de nanotubos de carbón comprende una pluralidad de nanotubos de carbono, en el que la estructura de películas de nanotubos de carbono está dispuesta en una región de capa central entre las porciones de capa superior e inferior de la matriz polimérica, se define una pluralidad de espacios intermedios entre los nanotubos de carbono de la estructura de películas de nanotubos de carbono, y la matriz polimérica rellena los espacios intermedios.

Description

Material compuesto basado en nanotubos de carbono y un metodo para fabricar el mismo.
La presente invencion se refiere a materiales compuestos y a metodos para fabricar los mismos y, particularmente, a un material compuesto que posee nanotubos de carbono y a un metodo para fabricar el mismo.
Debido a propiedades de conduccion termica y electrica y mecanicas potencialmente utiles, los nanotubos de carbono (NTC) han sido objeto de muchisimo interes desde principios de los anos 1990. Y el uso de los NTC se esta haciendo cada vez mas popular como material de carga en materiales compuestos.
Actualmente es habitual que se modifique la superficie de los nanotubos de carbono antes de ser embebidos en polimeros para formar materiales compuestos. Un metodo normal para fabricar un material compuesto basado en nanotubos de carbono incluye: proporcionar nanotubos de carbono multicapa y acido nitrico concentrado y colocar los nanotubos de carbono en el acido nitrico concentrado para formar una mezcla; agitar la mezcla durante 20 horas a 200DC; lavar los nanotubos de carbono con agua destilada y secar los nanotubos de carbono a vacio durante 10 horas a 90DC; colocar los nanotubos de carbono en cloruro de oxalilo para formar una mezcla y agitar la mezcla durante 10 horas a 90DC; evaporar el exceso de cloruro de oxalilo, con lo que se obtienen nanotubos de carbono clorados; gotear diaminoetano en los nanotubos de carbono clorados en un bano de hielo para formar una primera mezcla, remover lentamente la primera mezcla y secar la primera mezcla a vacio durante 10 horas a 100DC para formar nanotubos de carbono aminados; colocar los nanotubos de carbono aminados en etanol para formar una segunda mezcla y agitar la segunda mezcla durante 15 minutos mediante ultrasonidos; anadir resina epoxi a la segunda mezcla y remover rapidamente durante 20 minutos; calentar la segunda mezcla a 60DC para evaporar el etanol y anadir un agente de curado a la segunda mezcla; y finalmente llenar una matriz con la segunda mezcla y calentar a 80DC durante 2 horas, despues calentar a 150DC durante 2 horas, tal que la segunda mezcla se cure para formar el material compuesto basado en nanotubos de carbono.
El metodo descrito de agitar y remover para dispersar los nanotubos de carbono en el polimero presenta, sin embargo, desventajas. Los nanotubos de carbono tienen tendencia a adherirse entre si en el polimero, la modificacion de la superficie da como resultado defectos en la estructura de los nanotubos de carbono que afectan al conjunto de las propiedades de los nanotubos de carbono y los nanotubos de carbono estan desorganizados en el material compuesto (es decir, no dispuestos en ningun eje concreto). Ademas, los agentes y disolventes organicos anadidos durante el procedimiento de elaboracion son dificiles de eliminar, lo que da como resultado que el material compuesto basado en nanotubos de carbono conseguido este contaminado. Por consiguiente, el metodo de fabricacion que implica la modificacion de la superficie es complicado y tiene un coste relativamente elevado.
"Laminas de nanotubos de carbono resistentes, transparentes y multifuncionales" publicado por Mei Zhang et al. en Science vol. 309, paginas 1215-1219, describe que las laminas de nanotubos de carbono se pueden adherir juntas.
La solicitud de patente europea 2037516 A1, sin publicar en la fecha de presentacion de la presente solicitud, describe una bateria de litio y un metodo para fabricar un anodo, en el que la estructura de peliculas de nanotubos de carbono esta recubierta con un polimero.
El documento WO00/73204 A1 describe una pelicula de nanotubos de carbono alineados soportada sobre un sustrato y un metodo para retirar la pelicula de nanotubos de carbono del sustrato soporte, en el que para retirar la capa de nanotubos de carbono alineados se adhiere una pelicula de polimero sobre la superficie de arriba de una capa de nanotubos de carbono alineados.
La solicitud de patente europea 2061077 A2, sin publicar en la fecha de presentacion de la presente solicitud, muestra una estructura laminar y un metodo de elaboracion de la misma, en el que la estructura laminar incluye una pluralidad de haces de estructura linear cada uno de los cuales comprende una pluralidad de estructuras lineales de atomos de carbono organizados, espaciados unos de otros en un primer hueco y que estan dispuestos en un segundo hueco mayor que el primer hueco; y una capa de material de carga que rellena el primer hueco y el segundo hueco y soporta la pluralidad de haces de estructura lineal.
Lo que se necesita es un material compuesto basado en nanotubos de carbono y un metodo para fabricar el mismo, en el que se eliminen, o al menos palien, las limitaciones descritas.
En una realizacion de la invencion, un material compuesto basado en nanotubos de carbono comprende una matriz polimerica y una estructura de peliculas de nanotubos de carbono dispuesta en la matriz polimerica, la estructura de peliculas de nanotubos de carbono comprende una pluralidad de nanotubos de carbono, en la que la estructura de peliculas de nanotubos de carbono esta dispuesta en una region de capa central entre las porciones de capa superior e inferior de la matriz polimerica, se define una pluralidad de espacios intermedios entre los nanotubos de carbono de la estructura de peliculas de nanotubos de carbono, y la matriz polimerica rellena los espacios intermedios.
En otra realizacion, la invencion proporciona un metodo para fabricar el material compuesto basado en nanotubos de
carbono que comprende: formar una estructura de peliculas de nanotubos de carbono y proporcionar un material polimerico de una matriz polimerica; rellenar la estructura de peliculas de nanotubos de carbono con el material polimerico para formar el material compuesto basado en nanotubos de carbono que comprende la estructura de peliculas de nanotubos de carbono y el material polimerico, en el que la estructura de peliculas de nanotubos de carbono esta dispuesta en una region de capa central entre las porciones de capa superior e inferior de la matriz polimerica, se define una pluralidad de espacios intermedios entre los nanotubos de carbono de la estructura de peliculas de nanotubos de carbono, y la matriz polimerica rellena los espacios intermedios.
Otras caracteristicas novedosas y ventajas del presente material compuesto basado en nanotubos de carbono y del metodo para fabricar el mismo se haran mas evidentes a partir de la siguiente descripcion detallada de realizaciones ilustrativas cuando se consideran junto con los dibujos adjuntos.
Muchos aspectos del presente material compuesto basado en nanotubos de carbono y del metodo para fabricar el mismo se pueden entender mejor con referencia a los dibujos siguientes. Los componentes de los dibujos no se han dibujado necesariamente a escala, en su lugar se ha hecho enfasis en ilustrar claramente los principios del presente material compuesto basado en nanotubos de carbono y del metodo para fabricar el mismo.
La FIG. 1 es una vista de la seccion transversal de un material compuesto basado en nanotubos de carbono conforme a una realizacion ilustrativa.
La FIG. 2 es similar a la FIG. 1, pero mostrada en mas detalle.
La FIG. 3esunavistaisometricaydesglosada de unaestructuradepeliculasde nanotubos de carbonodelmaterial compuesto basado en nanotubos de carbono de la FIG. 2.
La FIG. 4 es un diagrama de flujo de un metodo ilustrativo para fabricar el material compuesto basado en nanotubos de carbono de la FIG. 1.
La FIG.5esunavistade la seccion transversalde unapreforma empleada enel metodopara preparar el material compuesto basado en nanotubos de carbono del al FIG. 1.
La FIG. 6 es una vista de la seccion transversal de un sistema para fabricar el material compuesto basado en nanotubos de carbono del al FIG. 1.
La FIG. 7 es una vista esquematica de un sistema usado para precombinar la preforma empleada en un metodo para la preparacion de la FIG.1.
La FIG. 8 es una vista de la seccion transversal de un sistema para fabricar el material compuesto basado en nanotubos de carbono de la FIG. 1.
La FIG. 9esuna vista esquematicadeunsistemausadopara fabricar elmaterialcompuestobasado ennanotubos de carbono de la FIG. 1.
Los caracteres de referencia correspondientes indican las partes equivalentes en todas las diversas vistas. Las ejemplificaciones expuestas en la presente memoria ilustran al menos una realizacion del presente material compuesto basado en nanotubos de carbono y del metodo para fabricar el mismo, al menos de una forma, y tales ejemplificaciones no deben interpretarse como limitantes del alcance de la invencion en forma alguna.
A continuacion se hara referencia a los dibujos para describir, en detalle, realizaciones del presente material compuesto basado en nanotubos de carbono y el metodo para preparar el mismo.
Haciendo referencia a la FIG. 1, un material compuesto basado en nanotubos de carbono 10 incluye una matriz polimerica 14 y una pluralidad de nanotubos de carbono dispersados en ella.
Los nanotubos de carbono forman una estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 en la matriz polimerica
14. La estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 es independiente. Independiente significa que los nanotubos de carbono se combinan, juntan o unen entre si por fuerzas de atraccion de Van der Waals, para formar la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12. La estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 esta soportada por si misma y no necesita un sustrato sobre el que descansar y apoyarse. Cuando un operario sostiene al menos un punto de la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12, toda la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 puede elevarse sin que se destruya.
La matriz polimerica 14 incluye porciones de capa superior e inferior, y puede estar hecha de resina termoendurecible o resina termoplastica. El material de la resina termoendurecible puede ser fenolico, epoxi, bismaleimida, polibenzoxazina, ester de cianato, poliimida, ester de poliamida insaturada, o cualquier combinacion de los mismos. El material de la resina termoplastica puede ser polietileno, cloruro de polivinilo, politetrafluoroetileno, polipropileno, poliestireno, polimetilmetacrilato acrilico, tereftalato de polietileno, policarbonato, poliamida, tereftalato de polibutileno, polieter cetona, polieter sulfona, eter sulfona, poliimida termoplastica, polieterimida, sulfuro de polifenileno, acetato de polivinilo, parafenilen benzobisoxazol, o cualquier combinacion de los mismos.
La estructura de nanotubos de carbono 12 puede incluir una pelicula de nanotubos de carbono, o una pluralidad de peliculas de nanotubos de carbono coplanares o apiladas. Los nanotubos de carbono en cada pelicula de nanotubos de carbono estan alineados paralelamente al mismo eje. Mas especificamente, cada pelicula de nanotubos de carbono incluye una pluralidad de nanotubos de carbonos consecutivos y orientados unidos en fila por fuerzas de atraccion de Van der Waals. La longitud y anchura de la pelicula de nanotubos de carbono se puede fijar arbitrariamente segun se desee. Un grosor de la pelicula de nanotubos de carbono es de 0,5 nanometros (nm) a 100 micras (!m). Los nanotubos de carbono en la pelicula de nanotubos de carbono pueden ser monocapa, de doble capa o multicapa. Los diametros de los nanotubos de carbono monocapa pueden ser de aproximadamente 0,5 nm a aproximadamente 50 nm, los diametros de los nanotubos de carbono de doble capa pueden ser de aproximadamente 1 nm a aproximadamente 50 nm, y los diametros de los nanotubos de carbono multicapa pueden ser de aproximadamente 1,5 nm a aproximadamente 50 nm.
Cuando la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 incluye dos o mas peliculas de nanotubos de carbono apiladas una sobre otra, las peliculas de nanotubos de carbono adyacentes se combinan mediante fuerzas de atraccion de Van der Waals, proporcionando de esta forma la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 con estabilidad. Un angulo a entre los ejes de alineacion de los nanotubos de carbono en cada dos peliculas adyacentes de nanotubos de carbono es 0 : a : 90D.
Haciendo referencia a las FIGS. 2 y 3, la estructura de nanotubos de carbono 12 incluye una primera pelicula de nanotubos de carbono 122, una segunda pelicula de nanotubos de carbono 124, una tercera pelicula de nanotubos de carbono 126, y una cuarta pelicula de nanotubos de carbono 128. Las peliculas de nanotubos de carbono cuarta, tercera, segunda y primera 128, 126, 124, 122 estan superpuestas en series desde abajo a arriba. Un angulo a entre los ejes de alineacion de los nanotubos de carbono en cada dos peliculas adyacentes de nanotubos de carbono es 90D. El grosor de la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 es de aproximadamente 0,04 !m a aproximadamente 400 !m.
En el material compuesto basado en nanotubos de carbono 10, la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 esta colocada en una region de capa central entre las porciones de capa superior e inferior de la matriz polimerica 14, con los nanotubos de carbono dispuestos uniformemente en la matriz polimerica 14. Se define una pluralidad de espacios intermedios entre los nanotubos de carbono, y la matriz polimerica 14 rellena los espacios intermedios. Es decir, la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 esta empapada por y combinada con la matriz polimerica 14 para forma el material compuesto basado en nanotubos de carbono 10.
Haciendo referencia a la FIG. 4, un metodo ilustrativo para fabricar el material compuesto basado en nanotubos de carbono 10 incluye: (a) proporcionar al menos una pelicula de nanotubos de carbono, cada pelicula de nanotubos de carbono incluye una pluralidad de nanotubos de carbono; (b) formar una estructura de peliculas de nanotubos de carbono autosoportada 12 y proporcionar un material polimerico de la matriz polimerica 14; y (c) rellenar con el material polimerico la estructura de nanotubos de carbono para formar el material compuesto basado en nanotubos de carbono 10 que comprende la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 y el material polimerico.
En la etapa (a), la pelicula de nanotubos de carbono se puede formar mediante; (a1) proporcionar una matriz de nanotubos de carbono, especificamente, una matriz superalineada de nanotubos de carbono; y (a2) retirar una pelicula de nanotubos de carbono de la matriz de nanotubos de carbono mediante un instrumento de extraccion lo que permite que se puedan sujetar multiples nanotubos de carbono y tirar simultaneamente.
En la etapa (a1), la matriz superalineada de nanotubos de carbono se puede formar mediante: (a11) proporcionar un sustrato sustancialmente plano y liso; (a12) formar una capa de catalizador sobre el sustrato; (a13) recocer el sustrato con la capa de catalizador al aire a una temperatura de aproximadamente 700DC-900DC durante aproximadamente 30 a 90 minutos; (a14) calentar el sustrato con la capa de catalizador a una temperatura de aproximadamente 500DC-740DC en un horno con un gas protector en el; y (a15) suministrar un gas como fuente de carbono al horno durante aproximadamente 5 a 30 minutos y hacer crecer la matriz superalineada de nanotubos de carbono sobre el sustrato.
En la etapa (a11), el sustrato puede ser una oblea de silicio de tipo P, una oblea de silicio de tipo N, o una oblea de silicio con una pelicula de dioxido de silicio sobre ella. En la presente invencion se uso una oblea de silicio de tipo P de 10,2 cm (4 pulgadas) como sustrato.
En la etapa (a12), el catalizador puede ser hierro (Fe), cobalto (Co), niquel (Ni), o cualquier aleacion de los mismos.
En la etapa (a14), el gas protector puede ser al menos uno de los siguientes; nitrogeno (N2), amoniaco (NH3), y un gas noble. En la etapa (a15), el gas fuente de carbono puede ser un gas hidrocarbonado, como etileno (C2H4), metano (CH4), acetileno (C2H2), etano (C2H6), o cualquier combinacion de los mismos.
La matriz superalineada de nanotubos de carbono puede tener una altura de aproximadamente 200 !m a 400 !m, e incluir una pluralidad de nanotubos de carbono paralelos aproximadamente perpendiculares al sustrato. Los nanotubos de carbono en la matriz pueden ser nanotubos de carbono monocapa, nanotubos de carbono de doble capa, o nanotubos de carbono multicapa. Los diametros de los nanotubos de carbono monocapa son de aproximadamente 0,5 nm a aproximadamente 10 nm, los diametros de los nanotubos de carbono de doble capa son de aproximadamente 1 nm a aproximadamente 50 nm, y los diametros de los nanotubos de carbono multicapa son de 1,5 nm a 50 nm.
La matriz superalineada de nanotubos de carbono formada en dichas condiciones esta basicamente libre de impurezas tales como particulas carbonosas o particulas residuales de catalizador. Los nanotubos de carbono en la matriz superalineada estan estrechamente compactados mediante fuerzas de atraccion de Van derWaals.
En la etapa (a2), la pelicula de nanotubos de carbono se puede formar mediante: (a21) seleccionar uno o mas nanotubos de carbono que tienen un ancho predeterminado de la matriz superalineada de nanotubos de carbono; y (a22) tirar de los nanotubos de carbono a una velocidad constante/uniforme para formar segmentos de nanotubos y conseguir una pelicula de nanotubos de carbono uniforme.
En la etapa (a21), se pueden seleccionar los nanotubos de carbono que tienen una anchura predeterminada usando una cinta adhesiva como instrumento para poner en contacto con la matriz superalineada de nanotubos de carbono. Cada segmento de nanotubo de carbono incluye una pluralidad de nanotubos de carbono paralelos. En la etapa (a22), la direccion en la que se tira es basicamente perpendicular a la direccion de crecimiento de la matriz superalineada de nanotubos de carbono.
Especificamente, durante el proceso de tirado, mientras el segmento inicial de nanotubo de carbono se separa, otros segmentos de nanotubos de carbono se separan tambien en fila debido a las fuerzas de atraccion de Van der Waals entre los extremos de segmentos adyacentes. Este proceso de separacion asegura que se pueda formar una pelicula continua y uniforme de nanotubos de carbono que tiene una cierta anchura. La pelicula de nanotubos de carbono incluye una pluralidad de nanotubos de carbono unidos en fila. Los nanotubos de carbono en la pelicula de nanotubos de carbono son todos basicamente paralelos a la direccion de tirado/separacion, y la pelicula de nanotubos de carbono producida de tal manera se puede formar selectivamente para tener una anchura predeterminada. La pelicula de nanotubos de carbono formada por el metodo de tirado/separacion presenta una uniformidad superior de grosor y conductividad que una pelicula de nanotubos de carbono tipica en la que los nanotubos de carbono estan desorganizados y no dispuestos a lo largo de ningun eje concreto. Ademas, el metodo de tirado/separacion es simple y rapido, lo que lo convierte por tanto en adecuado para aplicaciones industriales.
La anchura maxima posible para la pelicula de nanotubos de carbono depende del tamano de la matriz de nanotubos de carbono. La longitud de la pelicula de nanotubos de carbono se puede fijar arbitrariamente, segun se desee. Cuando el sustrato es una oblea de silicona de tipo P de 10,2 cm (4 pulgadas), la anchura de la pelicula de nanotubos de carbono puede ser de aproximadamente 0,01 centimetros (cm) a aproximadamente 10 cm, y el grosor de la pelicula de nanotubos de carbono es de aproximadamente 0,5 nm a aproximadamente 100 !m.
Existen dos metodos para realizar la etapa (b).
La etapa (b) se realiza en el primer metodo mediante las etapas de: (b1) proporcionar una pelicula polimerica 16 y al menos una pelicula de nanotubos de carbono; y (b2) adherir al menos una pelicula de nanotubos de carbono a la superficie de la pelicula polimerica para formar una preforma 40.
Haciendo referencia a la FIG. 5, la preforma 40 incluye la pelicula polimerica 16 y la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12. La estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 se forma adhiriendo al menos una pelicula de nanotubos de carbono a la superficie de la pelicula polimerica 16. La pelicula polimerica 16 esta hecha del mismo material que la matriz polimerica 14.
En la etapa (b1), el material de la matriz polimerica 14 puede hacerse en la pelicula polimerica 16 mediante: (b11) proporcionar un alilfenol liquido, y rellenar un recipiente con el alilfenol liquido; (b12) calentar y remover el alilfenol liquido en el recipiente a aproximadamente 90DC-180DC durante varios minutos; (b13) anadir bismaleimida en polvo al alilfenol liquido a aproximadamente 110DC-160DC para formar una mezcla, y dejar la mezcla reposar durante varios minutos a la misma temperatura; (b14) desalojar el aire del recipiente durante varios minutos para hacer vacio y eliminar el gas de dentro del liquido, consiguiendo de esta manera un liquido puro; y (b15) rellenar con el liquido un molde y enfriar a temperatura ambiente para conseguir la pelicula polimerica 16.
En la etapa (b13), una relacion en peso de bismaleimida en polvo a alilfenol liquido es de aproximadamente 60:5 a aproximadamente 60:70. En la etapa (b15), el grosor y forma de la pelicula polimerica 16 estan definidos por el molde.
Sera evidente para los expertos en la tecnica que la pelicula polimerica 16 se puede conseguir tambien por otros metodos conocidos en la tecnica, tales como pulverizacion, recubrimiento o recubrimiento por flujo.
En la etapa (b2), se observa que la pelicula de nanotubos de carbono es adherente por naturaleza debido a que los nanotubos de carbono de la matriz superalineada de nanotubos de carbono tienen una elevada pureza y un area superficial muy especifica. Como resultado, al menos una pelicula de nanotubos de carbono se puede adherir directamente a la superficie de la pelicula polimerica 16 y asi formar una estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 sobre la pelicula polimerica 16, creandose asi una preforma 40. Por ejemplo, una pluralidad de peliculas de nanotubos de carbono se pueden adherir sobre la superficie de la pelicula polimerica 16 unas junto a otras y coplanares entre si, para formar de esta manera la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12. En otro ejemplo, dos o mas de tales peliculas de nanotubos de carbono se pueden apilar sobre la superficie de la pelicula polimerica 16 para formar una estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 con peliculas de nanotubos de carbono apiladas. El angulo a entre los ejes de alineacion de los nanotubos de carbono entre cada dos peliculas de nanotubos de carbono adyacentes es 0 : a : 90D. En la presente invencion el angulo a es aproximadamente 90D. En cada pelicula de nanotubos de carbono se define un espacio entre cada dos nanotubos de carbono adyacentes. Los nanotubos de carbono de cada dos peliculas de nanotubos de carbono adyacentes estan cruzados entre si, proporcionando de esta forma la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 con una estructura microporosa. Un diametro de cada microporo en la estructura microporosa es de aproximadamente 1 nm a aproximadamente 0,5 !m.
En otra realizacion, despues de disponer la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 sobre la pelicula polimerica 16, se puede proporcionar otra pelicula polimerica 16 discreta adicional y cubrir la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12.
Se debe entender que cuando el tamano de la pelicula de nanotubos de carbono ya formada supera el de la superficie de la pelicula polimerica 16, el exceso de pelicula de nanotubos de carbono se puede retirar. A la pelicula de nanotubos de carbono se le puede dar el tamano y forma necesarios mediante corte con laser al aire. La etapa de corte se puede realizar antes o despues de la etapa de adhesion. En la descripcion siguiente, a menos que el contexto indique lo contrario, se supone que la pelicula de nanotubos de carbono esta adherida sobre la superficie de la pelicula polimerica 16 antes de la etapa de corte.
Sera evidente para los expertos habituales en la tecnica que la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 se puede formar en primer lugar mediante un instrumento (por ejemplo, un bastidor). La estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 formada se puede adherir entonces sobre la superficie de la pelicula polimerica 16 para conseguir la preforma 40. Alternativamente, la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 se puede colocar de forma adherente entre dos capas de la pelicula polimerica 16 (es decir, se puede disponer otra pelicula polimerica 16 sobre la superficie de la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 para formar la preforma 40).
Cada pelicula de nanotubos de carbono se puede tratar con un disolvente organico. Especificamente, el disolvente organico se puede gotear desde un gotero sobre la pelicula de nanotubos de carbono para empapar toda la superficie de la misma. El disolvente organico es volatilizable y puede ser etanol, metanol, acetona, dicloroetano, cloroformo, o cualquier mezcla adecuada de los mismos. En la presente invencion el disolvente organico es etanol. Despues de ser empapados con el disolvente organico, los segmentos de nanotubos de carbono de la pelicula de nanotubos pueden, al menos parcialmente, encoger y adherirse firmemente a la superficie de la pelicula polimerica 16 debido, al menos en parte, a la tension superficial creada por el disolvente organico. Debido a la disminucion del area superficial especifica por la formacion de haces, el coeficiente de rozamiento de la pelicula de nanotubos de carbono es reducido, mientras que la resistencia mecanica y la dureza se mantienen elevadas. Se debe entender que en realizaciones alternativas cada pelicula de nanotubos de carbono o la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 se pueden tratar con un disolvente organico antes de adherirse sobre la pelicula polimerica 16. En estas situaciones, cada pelicula de nanotubos de carbono o la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 se pueden adherir sobre un bastidor y empapar en un bano de un disolvente organico. Despues, la pelicula de nanotubos de carbono o la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 tratadas se pueden disponer sobre la pelicula polimerica 16.
En el segundo metodo de la etapa (b), la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 se forma apilando al menos dos peliculas de nanotubos de carbono mediante un instrumento (por ejemplo, un bastidor). Cada pelicula de nanotubos de carbono incluye una pluralidad de nanotubos de carbono colocados a lo largo de la direccion de separacion. Al menos dos peliculas de nanotubos de carbono estan apiladas una en la parte de arriba de la otra. Cada pelicula de nanotubos de carbono comprende una pluralidad de nanotubos de carbono orientados a lo largo de una direccion, y un angulo entre las direcciones de alineacion de los nanotubos de carbono en dos peliculas de nanotubos de carbono adyacentes cualesquiera es de aproximadamente 0D a aproximadamente 90D. El angulo se determina por la diferencia en las direcciones de separacion de las peliculas de nanotubos de carbono adyacentes.
En el segundo metodo de la etapa (b), el material polimerico es un material polimerico de estado liquido 24. El material polimerico de estado liquido 24 es un polimero termoendurecible de estado liquido. El polimero termoendurecible de estado liquido se puede fabricar mediante las subetapas siguientes: (b11') proporcionar un polimero en un recipiente y calentar y agitar el polimero a una temperatura menor de 300DC; (b12') anadir al menos un aditivo (vease mas adelante) al polimero; y (b13') calentar y agitar uniformemente el polimero con al menos este aditivo a una temperatura menor de 300DC, con lo que se obtiene el polimero termoendurecible de estado liquido.
El metodo de fabricacion del polimero termoendurecible de estado liquido incluye: (b11') proporcionar una mezcla de resina epoxi de glicidil eter y resina epoxi de grasa de glicidilo dispuestos en un recipiente, calentar la mezcla a una temperatura de aproximadamente 30DC a aproximadamente 60DC, y agitar la mezcla durante 10 minutos; (b12') anadir amina alifatica y diglicidil eter a la mezcla; y (b13') calentar la mezcla a una temperatura de aproximadamente 30DC a aproximadamente 60DC, y obtener un polimero termoendurecible de estado liquido que comprende resina epoxi.
Una viscosidad del polimero termoendurecible de estado liquido es menor de 5 pascal-segundo (Pa·s), que se puede mantener a temperatura ambiente durante al menos 30 minutos. El polimero termoendurecible de estado liquido incluye polimero y al menos un aditivo. Este aditivo se selecciona de un grupo que comprende agente solidificante, agente modificante, agente diluyente, material de carga y cualquier combinacion de los mismos. Una relacion de masa del polimero al aditivo es de aproximadamente 7:3 a aproximadamente 19:1.
El polimero termoendurecible de estado liquido se selecciona del grupo que comprende resina fenolica, resina epoxi, resina de bismaleimida, resina de triazina, poliimida, y polimetilmetacrilato. Los agentes solidificantes se seleccionan de un grupo que comprende amina alifatica, amina ciclica alifatica, amina aromatica, poliamida, anhidrido acido, amina terciaria, y cualquier combinacion de los mismos, y se configuran al final para acelerar el proceso de solidificacion del polimero termoendurecible de estado liquido. Los agentes modificantes se seleccionan de un grupo que comprende caucho polisulfurado, resina de poliamida, caucho acrilonitrilo y cualquier combinacion de los mismos, y se configuran al final para mejorar las propiedades del polimero termoendurecible de estado liquido. Los agentes diluyentes se seleccionan de un grupo que comprende diglicidil eter, poliglicidil eter, butil epoxi propil eter, alilfenol y cualquier combinacion de los mismos. Los materiales de carga se seleccionan de un grupo que comprende fibra de asbestos, fibra de vidrio, cuarzo en polvo, oxido de aluminio, y cualquier combinacion de los mismos y se configuran al final para mejorar la disipacion de calor del polimero termoendurecible de estado liquido.
Existen tres metodos para realizar la etapa (c).
Un primer metodo para realizar la etapa (c) incluye: calentar la preforma 40 para combinar la(s) pelicula(s) de nanotubos de carbono con la pelicula polimerica 16 y producir el material compuesto basado en nanotubos de carbono 10.
Haciendo referencia a la FIG. 6, el primer metodo para realizar la etapa (c) incluye por regla general; (c1) proporcionar un molde 38 que tiene un tablero superior 31 y un tablero inferior 33, y disponer la preforma 40 entre los tableros superior e inferior 31, 33; (c2) calentar el molde 38 para fundir la pelicula polimerica 16, rellenando asi los espacios intermedios entre los nanotubos de carbono de la estructura de nanotubos de carbono 12 con la matriz polimerica 14; y (c3) solidificar la matriz polimerica 14 y retirarla del molde 38 para conseguir el material compuesto basado en nanotubos de carbono 10.
En la etapa (c1) el molde 38 incluye el tablero superior 31, el tablero inferior 33, una banda lateral. El tablero superior 31 esta dispuesto sobre el tablero inferior 33. El tablero superior 31 y el tablero inferior 33 estan rodeados por la banda lateral. La banda lateral define un orificio pasante 35. Se aplica un agente desmoldante dentro del molde 38 para moldear de nuevo el material compuesto basado en nanotubos de carbono 10 formado en el. Se debe indicar que en realizaciones alternativas, una pluralidad de preformas 40 se pueden apilar y disponer simultaneamente entre el tablero superior 31 y el tablero inferior 33 del molde 38. En la FIG. 6 se muestran dos preformas 40 apiladas en el molde 38.
La etapa (c2) puede incluir: (c21) colocar el molde 38 en un dispositivo calefactor 60 (por ejemplo, una maquina de prensado en caliente); (c22) aplicar una presion menor de 100 megapascales (MPa) sobre la preforma 40 mediante el tablero superior 31 y del tablero inferior 33 a una temperatura elevada (por ejemplo, aproximadamente 100DC-150DC); (c23) extraer el aire del dispositivo calefactor 60 hasta que la presion del aire contenido en el este por debajo de -0,01 MPa, y mantener la presion sobre la preforma 40 y la temperatura durante un periodo de tiempo (por ejemplo, de aproximadamente 1 a 5 horas); y (c24) liberar la presion de la preforma 40.
La pelicula polimerica 16 esta en un estado liquido a 100DC-150DC. Mediante el prensado en caliente, la pelicula polimerica 16 pasa a un estado liquido y se infiltra en los espacios intermedios entre los nanotubos de carbono y forma un material compuesto basado en nanotubos de carbono 10. El exceso de matriz polimerica 14 se puede drenar a traves del orificio pasante 35. El aire de los espacios intermedios entre los nanotubos de carbono se puede eliminar en la etapa (c23) mediante una bomba de vacio (que no se muestra) conectada al dispositivo calefactor 60.
En la etapa (c3) la preforma 40 se enfria a temperatura ambiente, solidificandose asi la matriz polimerica 14 para conseguir el material compuesto basado en nanotubos de carbono 10.
Cuando la matriz polimerica 14 es resina termoendurecible, se proporciona ademas un calentamiento adicional de la preforma 40 antes del enfriado en la etapa (c3). Para evitar una polimerizacion explosiva de la matriz polimerica 14, la temperatura se debe elevar lentamente. La etapa de calentamiento incluye tres intervalos de temperatura: 150DC-180DC durante 2-4 horas, 180DC-200DC durante 1-5 horas y 200DC-230DC durante 2-20 horas.
Cuando la matriz polimerica 14 es resina termoplastica, no se requiere el calentamiento adicional de la preforma 40 descrito anteriormente.
Haciendo referencia a la FIG. 7 y la FIG. 8, un segundo metodo para realizar la etapa (c) incluye: (c1') precombinar al menos una preforma 40 para obtener al menos una preforma tratada 80; y (c2') calentar y prensar al menos una preforma tratada 80 para conseguir el material compuesto basado en nanotubos de carbono 10.
Haciendo referencia a la FIG. 7, la etapa (c1') de precombinacion de la preforma 40 para obtener la preforma tratada 80 se puede llevar a cabo por medio de un equipo de prensado en caliente seleccionado del grupo que consiste en un dispositivo de doble rodillo 200, una moldeadora plana de prensado en caliente, una prensa caliente, un vulcanizador plano, y un horno. El proposito de la precombinacion es extraer el aire de la preforma 40 y ablandar la pelicula polimerica 16. La pelicula polimerica 16 blanda se podria unir estrechamente con los nanotubos de carbono en la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12.
La etapa (c1') se lleva a cabo por medio de un dispositivo de doble rodillo 200. El dispositivo de doble rodillo 200 incluye dos rodillos metalicos 22 y un dispositivo calefactor. La preforma 40 se hace pasar lentamente a traves de dispositivo de doble rodillo 200 caliente, con una velocidad de aproximadamente 1 milimetro por minuto a aproximadamente 10 metros por minuto. La temperatura del dispositivo de doble rodillo 200 es mas alta que la temperatura de reblandecimiento de la pelicula polimerica 16 para ablandar la pelicula polimerica 16 para que se una estrechamente con los nanotubos de carbono de la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12. Por lo tanto, la temperatura del dispositivo de doble rodillo 200 varia con la temperatura de reblandecimiento de la pelicula polimerica 16. Para extraer completamente el aire de la preforma 40, la etapa (c1') se puede repetir muchas veces. Se debe entender que el proceso de precombinacion tambien se puede llevar a cabo a vacio para extraer el aire de la preforma 40 mas eficazmente.
En la etapa (c2') el procedimiento de calentamiento y prensado de al menos una preforma tratada 80 se lleva a cabo por medio de un equipo de prensado en caliente. La pelicula polimerica 16 se funde y se infiltra en los microporos de la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12.
La etapa (c2') incluye las subetapas siguientes: (c2'1) colocar al menos una preforma tratada 80 en un equipo de prensado en caliente; (c2'2) calentar y prensar al menos esta preforma tratada 80 durante un periodo de tiempo determinado previamente; y (c2'3) enfriar y moldear de nuevo al menos esta preforma tratada 80 para conseguir el material compuesto basado en nanotubos de carbono 10.
En la etapa (c2'1) el equipo de prensado en caliente se puede seleccionar del grupo que consiste en una prensa caliente, una moldeadora plana de prensado en caliente, un vulcanizador plano, y un horno. Haciendo referencia a la FIG. 8, en la presente invencion el equipo de prensado en caliente es una prensa caliente 300. La prensa caliente 300 incluye un dispositivo de prensado, un dispositivo calefactor y un molde 32. El molde 32 incluye una parte macho superior 34 y una parte hembra inferior 36. Se puede proporcionar una etapa de recubrimiento de una superficie interior del molde 32 con un agente desmoldante, antes de colocar al menos una preforma tratada 80 en el. El agente desmoldante facilita el proceso de remoldeado de la etapa siguiente. Los materiales del agente desmoldante varian con los materiales de la pelicula polimerica. El agente desmoldante se puede seleccionar del grupo que consiste en agente desmoldante de silicio, agente desmoldante de cera, y agente desmoldante de siloxano.
La etapa (c2'2) podria incluir las subetapas siguientes: (c2'21) calentar al menos una preforma tratada 80 hasta una temperatura por encima del punto de fusion de la pelicula polimerica 16; y (c2'22) prensar la preforma tratada 80 durante un periodo de tiempo suficientemente largo para fundir completamente la pelicula polimerica 16 y permitir la infiltracion de los materiales polimericos en los microporos de la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12. Estas etapas se pueden realizar tanto individualmente como simultaneamente.
La etapa (c2'2) incluye las subetapas siguientes: (c2'21') prensar al menos una preforma tratada 80; y (c2'22') calentar al menos esta preforma tratada 80 hasta el punto de fusion de la pelicula polimerica 16 durante un periodo de tiempo suficientemente largo para fundir completamente la pelicula polimerica 16 permitiendo la infiltracion de los materiales polimericos en los microporos de la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12.
La etapa (c2'2) se puede llevar a cabo calentando al menos una preforma tratada 80 hasta el punto de fusion de la pelicula polimerica y prensando al menos esta preforma tratada 80 al mismo tiempo hasta que la pelicula polimerica 16 se funda completamente y los materiales polimericos se infiltren en los microporos de la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12.
En la etapa (c2'2) la temperatura de calentamiento varia con la temperatura de fusion de la pelicula polimerica 16. La temperatura de calentamiento esta por encima de la temperatura de fusion de la pelicula polimerica 16 para fundir completamente la pelicula polimerica 16 e infiltrar los materiales polimericos en los microporos de la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12. La presion es inferior a 100 MPa. El periodo de tiempo para mantener la presion sobre al menos una preforma tratada 80 es menor de 2 horas. Se debe entender que se pueden calentar y prensar juntas varias preformas tratadas 80 apiladas.
En la etapa (c2'3) la preforma tratada 80 se puede enfriar de forma activa o pasiva. En la presente invencion el remoldeado se llevo a cabo a una temperatura inferior a 60DC.
Haciendo referencia a la FIG. 9, un tercer metodo para realizar la etapa (c) incluye: (c1'') sumergir la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 en el material polimerico de estado liquido 24; y (c2'') solidificar el material polimerico de estado liquido 24 para conseguir un material compuesto basado en nanotubos de carbono 10.
En la etapa (c1'') se proporciona un equipo 500 para combinar la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 y el material polimerico de estado liquido 24. El equipo 500 incluye un dispositivo de suministro de material 20, un dispositivo de entrada de material 30, una matriz 400, y un dispositivo de salida de material 50. El dispositivo de suministro de material 20 incluye un recipiente 201 con una primera entrada 202 y una segunda entrada 203. La primera entrada 202 se configura para eliminar el aire y hacer asi vacio en el recipiente 201. La segunda entrada 203 se configura para aplicar presion sobre el material polimerico de estado liquido 24. El dispositivo de entrada de material 30 incluye una primera valvula 301 y una tercera entrada 302. La primera valvula 301 se configura para controlar una entrada del material polimerico de estado liquido 24. La tercera entrada 302 se configura para inyectar el material polimerico de estado liquido 24 en la matriz 400. La matriz 400 incluye una matriz superior 401 y una matriz inferior 402. La matriz superior 401 y la matriz inferior 402 se recubren respectivamente con un agente decapante. El dispositivo de salida de material 50 incluye una segunda valvula 501 y una salida 502. La segunda valvula 501 se configura para controlar una salida del material polimerico de estado liquido 24. La salida 502 se configura para expulsar el material polimerico de estado liquido 24 fuera del equipo 500.
El metodo de sumergir la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 en el material polimerico de estado liquido 24 usando el equipo 500 incluye las etapas siguientes: (c1''1) colocar la estructura de nanotubos de carbono 12 en la matriz 400; (c1''2) inyectar el material polimerico de estado liquido 24 en el recipiente 201, eliminando el aire del recipiente 201 para hacer vacio en el, y aplicar presion de inyeccion sobre el material polimerico de estado liquido 24; y (c1''3) inyectar el material polimerico de estado liquido 24 en la matriz 400, y sumergir asi la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 en el material polimerico de estado liquido 24.
En la etapa (c1''1) la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 se coloca en la matriz 400 mediante las subetapas siguientes: (c1''11) recubrir con un agente decapante la matriz superior 401 y la matriz inferior 402 respectivamente; (c1''12) colocar la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 sobre la matriz inferior 402; y (c1''13) colocar la matriz superior 401 sobre la matriz inferior 402 y sellar hermeticamente (y a prueba de aire) la matriz 400 con una junta o cierre hermeticos.
En la etapa (c1''2) el material polimerico de estado liquido 24 se coloca en el recipiente 201 mediante las subetapas siguientes: (c1''21) cerrar la primera valvula 301 del dispositivo de entrada de material 30 y la segunda valvula 501 del dispositivo de salida de material 50; (c1''22) colocar el material polimerico de estado liquido 24 en el recipiente 201 del dispositivo de suministro de material 20; (c1''23) eliminar el aire del recipiente 201 a traves de la primera entrada 202 del dispositivo de suministro de material 20 para hacer vacio en el recipiente 201, en el que una presion en el recipiente 201 esta por debajo de 9 x 10-2 megapascales (MPa), y esta presion del recipiente 201 se mantiene durante al menos 10 minutos; y (c2''24) aplicar una presion de inyeccion sobre el material polimerico de estado liquido 24 a traves de la segunda entrada 203 del dispositivo de suministro de material 20, en el que la presion de inyeccion es de aproximadamente 0,001 MPa a aproximadamente 10 MPa.
En la etapa (c1''3) el material polimerico de estado liquido 24 se inyecta en la matriz 400 mediante las subetapas siguientes: (c1''31) abrir la primera valvula 301 del dispositivo de entrada de material 30 y la segunda valvula 501 del dispositivo de salida de material 50; y (c1''32) bajo la presion de inyeccion, el material polimerico de estado liquido 24 en el recipiente 201 entra en la matriz 400 a traves del dispositivo de suministro de material 30 e inunda la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 durante al menos 10 minutos.
La viscosidad del material polimerico de estado liquido 24 es baja para que el material polimerico de estado liquido 24 pueda penetrar en la estructura microporosa de la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12. El material polimerico de estado liquido 24 restante se descarga a traves de la salida 502 del dispositivo de salida de material 50. El aire que estaba inicialmente en la estructura microporosa se expulsa debido al flujo de material polimerico de estado liquido 24, con lo que se evitan o incluso previenen defectos estructurales en el material compuesto de nanotubos de carbono 10 (vease la FIG. 2).
En la presente invencion, en la etapa (c1''), la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 se puede meter directamente en una cubeta de material polimerico de estado liquido 24.
En la etapa (c2'') el material polimerico de estado liquido 24 se solidifica mediante las subetapas siguientes: (c2''1) calentar el material polimerico de estado liquido 24 con la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 a una temperatura predeterminada y mantener la temperatura predeterminada durante no mas de 100 horas; y (c2''2) enfriar el material polimerico de estado liquido 24 a temperatura ambiente, con lo que se obtienen el material compuesto basado en nanotubos de carbono 10.
La etapa (c2''1) incluye las subetapas siguientes: (c2''11) cerrar la primera valvula 301 del dispositivo de entrada de material 30 y la segunda valvula 501 del dispositivo de salida de material 50; y (c2''12) calentar la matriz 400 mediante un dispositivo calefactor (que no se muestra) y solidificar el material polimerico de estado liquido 24. La temperatura del material polimerico de estado liquido 24 se eleva gradualmente para evitar la implosion del material polimerico de estado liquido 24. La temperatura predeterminada a la que el material polimerico de estado liquido 24 solidifica esta por debajo de 400DC. El dispositivo calefactor se selecciona de un grupo que comprende una placa calefactora, un termocompresor, un horno y una prensa caliente (es decir, un equipo de prensado en caliente).
La etapa (c2''2) incluye las subetapas siguientes: (c2''21) calentar el dispositivo calefactor a una temperatura de aproximadamente 50DC a aproximadamente 70DC durante un periodo de aproximadamente 1-3 horas; (c2''22) calentar el dispositivo calefactor a una temperatura de aproximadamente 80DC a aproximadamente 100DC durante un periodo de aproximadamente 1-3 horas; (c2''23) calentar el dispositivo calefactor a una temperatura de aproximadamente 110DC a aproximadamente 150DC durante un periodo de aproximadamente 2-20 horas, mediante lo cual el material polimerico de estado liquido 24 solidifica; y (c2''24) enfriar el dispositivo calefactor a temperatura ambiente, sacar la matriz 400 del dispositivo calefactor, y retirar la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 y el material polimerico de estado liquido 24 combinados de la matriz 400 para obtener el material compuesto basado en nanotubos de carbono 10.
El material compuesto basado en nanotubos de carbono 10 se forma combinando la estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 con el material polimerico de la matriz polimerica 14. Como tales, los nanotubos de carbono se pueden dispersar uniformemente en la matriz polimerica 14 sin la necesidad de tratamiento superficial de los nanotubos de carbono. La estructura de peliculas de nanotubos de carbono 12 esta basicamente libre de defectos, y el material compuesto basado en nanotubos de carbono 10 es un material conjunto, unico e integrado. Ademas, la alineacion de los nanotubos de carbono en el material compuesto basado en nanotubos de carbono 10 esta ordenada. Por consiguiente, las conductividades electrica y termica del material compuesto basado en nanotubos de carbono 10 se pueden mejorar. Adicionalmente, el metodo para fabricar el material compuesto basado en nanotubos de carbono 10 es simple y con buena relacion entre costes y eficacia.
Se debe entender que las realizaciones descritas anteriormente pretenden ilustrar mas que limitar la invencion. Se pueden realizar variaciones de las realizaciones sin apartarse del espiritu de la invencion tal y como se reivindica. Las realizaciones descritas anteriormente ilustran el alcance de la invencion pero no restringen el alcance de la invencion.
Se debe entender tambien que la descripcion anterior y las reivindicaciones implicadas en un metodo pueden incluir alguna indicacion con referencia a la realizacion secuencial de acciones. Sin embargo, cualquiera de tales indicaciones usada es solo con intenciones ilustrativas y no debe interpretarse que sugieren un unico orden concreto fijado en el que las acciones deban realizarse.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un material compuesto basado en nanotubos de carbono (10), que comprende:
    una matriz polimerica (14); y
    una estructura de peliculas de nanotubos de carbono (12) dispuesta en la matriz polimerica, la estructura de peliculas de nanotubos de carbon comprende una pluralidad de nanotubos de carbono, en el que la estructura de peliculas de nanotubos de carbono esta dispuesta en una region de capa central entre las porciones de capa superior e inferior de la matriz polimerica, se define una pluralidad de espacios intermedios entre los nanotubos de carbono de la estructura de peliculas de nanotubos de carbono, y la matriz polimerica rellena los espacios intermedios.
  2. 2.
    Un material compuesto basado en nanotubos de carbono segun la reivindicacion 1, en el que la matriz polimerica es resina termoendurecible seleccionada del grupo que consiste en fenolica, epoxi, bismaleimida, polibenzoxazina, ester de cianato, poliimida, ester de poliamida insaturada y cualquier combinacion de las mismas.
  3. 3.
    Un material compuesto basado en nanotubos de carbono segun la reivindicacion 1, en el que la matriz polimerica es resina termoplastica seleccionada del grupo que consiste en polietileno, cloruro de polivinilo, politetrafluoroetileno, polipropileno, poliestireno, polimetilmetacrilato acrilico, tereftalato de polietileno, policarbonato, poliamida, tereftalato de polibutileno, polieter cetona, polieter sulfona, eter sulfona, poliimida termoplastica, polieterimida, sulfuro de polifenileno, acetato de polivinilo, parafenilen benzobisoxazol y cualquier combinacion de los mismos.
  4. 4.
    Un material compuesto basado en nanotubos de carbono segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la pluralidad de nanotubos de carbono en la estructura de peliculas de nanotubos de carbono entran en contacto unos con otros mediante fuerzas de atraccion de Van der Waals entre ellos para formar una estructura autosoportada.
  5. 5.
    Un material compuesto basado en nanotubos de carbono segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la estructura de peliculas de nanotubos de carbono comprende al menos una pelicula de nanotubos de carbono, en el que los nanotubos de carbono en al menos la pelicula de nanotubos de carbono estan alineados a lo largo de la misma direccion.
  6. 6.
    Un material compuesto basado en nanotubos de carbono segun la reivindicacion 5, en el que la estructura de peliculas de nanotubos de carbono comprende una pluralidad de peliculas de nanotubos de carbono y la pluralidad de peliculas de nanotubos de carbono estan apiladas entre ellas.
  7. 7.
    Un material compuesto basado en nanotubos de carbono segun cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, en el que un grosor de cada pelicula de nanotubos de carbono es de aproximadamente 0,5 nm a aproximadamente 100 !m.
  8. 8.
    Un material compuesto basado en nanotubos de carbono segun cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que los nanotubos de carbono en la pelicula de nanotubos de carbono se unen en fila por fuerzas de atraccion de Van der Waals entre ellos.
  9. 9.
    Un material compuesto basado en nanotubos de carbono segun la reivindicacion 1, en el que la estructura de peliculas de nanotubos de carbono es una estructura de peliculas de nanotubos de carbono formada para ser autosoportada antes de su inclusion en el material compuesto.
  10. 10.
    Un metodo para fabricar un material compuesto basado en nanotubos de carbono (10), que comprende:
    (a)
    formar una estructura de peliculas de nanotubos de carbono (12) y proporcionar un material polimerico de una matriz polimerica (14); y
    (b)
    rellenar la estructura de peliculas de nanotubos de carbono con el material polimerico para formar el material compuesto basado en nanotubos de carbono que comprende la estructura de peliculas de nanotubos de carbono y el material polimerico;
    en el que la estructura de peliculas de nanotubos de carbono se coloca en una region de capa central entre las porciones de capa superior e inferior de la matriz polimerica, se define una pluralidad de espacios intermedios entre los nanotubos de carbono de la estructura de peliculas de nanotubos de carbono, y la matriz polimerica rellena los espacios intermedios.
  11. 11. Un metodo segun la reivindicacion 10, en el que la etapa (a) comprende ademas las etapas de:
    (a1) proporcionar una pelicula polimerica y al menos una pelicula de nanotubos de carbono; y
    (a2) adherir al menos una pelicula de nanotubos de carbono a la superficie de la pelicula polimerica para formar una preforma.
  12. 12. Un metodo segun la reivindicacion 11, en el que la etapa (b) se realiza mediante el metodo de: calentar la
    preforma para combinar al menos una pelicula de nanotubos de carbono con la pelicula polimerica para formar 5 el material compuesto basado en nanotubos de carbono.
  13. 13. Un metodo segun la reivindicacion 11, en el que la etapa (b) comprende: (b1) precombinar al menos una preforma para obtener al menos una preforma tratada; y (b2) calentar y prensar al menos una preforma tratada para conseguir el material compuesto basado en
    nanotubos de carbono. 10 14. Un metodo segun la reivindicacion 10, en el que en la etapa (b) el material polimerico es un material polimerico de estado liquido.
  14. 15. Un metodo segun la reivindicacion 14, en el que la etapa (b) comprende ademas: (b1') sumergir la estructura de peliculas de nanotubos de carbono en el material polimerico de estado liquido; y (b2') solidificar el material polimerico de estado liquido para conseguir el material compuesto basado en
    15 nanotubos de carbono.
  15. 16. Un metodo segun la reivindicacion 10, en el que la estructura de peliculas de nanotubos de carbono es una estructura de peliculas de nanotubos de carbon autosoportada.
    Proporcionar al menos una pelicula de nanotubos de carbono, cada pelicula de nanotubos de carbono incluye una pluralidad de nanotubos de carbono
    Formar una estructura de peliculas de nanotubos de carbono autosoportada y proporcionar un material polimerico de la matriz polimerica; y
    �ellenar la estructura de nanotubos de carbono con el material polimerico para formar el material compuesto basado en nanotubos de carbono que comprende la estructura de peliculas de nanotubos de carbono y el material polimerico
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