TWI438315B - 奈米碳管複合線及其製備方法 - Google Patents

Description

奈米碳管複合線及其製備方法

本發明涉及一種含奈米碳管的線材，尤其涉及一種奈米碳管複合線及其製備方法。

奈米碳管在力學、電學、熱學等領域具有一系列的優異功能，具有廣闊的應用前景。在一般情況下製備的奈米碳管為微觀結構，其在宏觀上為顆粒狀或粉末狀，不利於奈米碳管的宏觀應用。故製備各種宏觀的奈米碳管結構成為人們關注的焦點。

范守善等人於2002年成功地從一奈米碳管陣列中拉取獲得一奈米碳管線，具體請參見文獻“Spining continuous carbon nanotube yarns”,Nature, V419, p801。所述奈米碳管線由複數個首尾相連且基本沿同一方向擇優取向排列的奈米碳管組成。然而，由於奈米碳管線中的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連，奈米碳管連接處的機械強度較弱，進而導致所述奈米碳管線的拉伸強度不夠大。拉伸強度（tensile strength）係指材料產生最大均勻塑性變形的應力，在拉伸試驗中，試樣直至斷裂為止所受的最大拉伸應力即為拉伸強度，其結果以MPa表示。當外力作用於該定性排列的奈米碳管線時，奈米碳管線容易被拉斷。

為了進一步提高奈米碳管線的拉伸強度，範守善等提出了通過在奈米碳管陣列中拉取獲得一奈米碳管膜後，將該奈米碳管膜進行扭轉，從而獲得一具有扭轉結構的奈米碳管線。由於該扭轉的奈米碳管線中的大部分奈米碳管均呈螺旋狀環繞其軸心旋轉設置，當拉力作用在該扭轉的奈米碳管線的兩端時，該首尾相連並螺旋排列的複數個奈米碳管不會直接被拉斷，而係具有一定的彈性範圍，從而相較於非螺旋的奈米碳管線，拉伸強度得到了一定的提高。

然而，該包括複數個螺旋排列的奈米碳管的扭轉的奈米碳管線由軸心向外具有相同的螺旋度，然其軸心處向外的螺旋半徑由小到大，故，這種扭轉的奈米碳管線的軸心處的斷裂伸長率（斷裂伸長率指的試樣在拉斷時的位移值與原長的比值）較小，從而會在外力作用下先斷裂。在外力作用下，該螺旋排列的奈米碳管扭轉線沿著該扭轉的奈米碳管線的直徑的方向，由內向外逐漸斷裂，從而該扭轉的奈米碳管線的斷裂伸長率不夠高，使得其雖然拉伸強度較高，仍然具有斷裂伸長率低並且彈性小的缺點，限制了扭轉奈米碳管線的應用。

有鑒於此，確有必要提供一種具有較高的斷裂伸長率和較高的拉伸強度的奈米碳管複合線及其製備方法。

一種奈米碳管複合線，包括一支撐芯，以及一奈米碳管層。該奈米碳管層為複數個奈米碳管通過凡得瓦力相互連接構成。該奈米碳管層環繞該支撐芯設置，並包覆在所述支撐芯外表面。所述支撐芯的斷裂伸長率大於5%。

一種奈米碳管複合線的製備方法，包括以下步驟：提供至少一個奈米碳管結構，該奈米碳管結構包括複數個首尾相連定向排列的奈米碳管；提供一支撐芯，所述支撐芯的斷裂伸長率大於5%；將所述至少一個奈米碳管結構沿所述支撐芯延伸的方向連續環繞設置，使得所述至少一個奈米碳管結構包覆於所述支撐芯外表面。

相較於先前技術，本發明的奈米碳管複合線包括支撐芯以及由複數個奈米碳管通過凡得瓦力相互連接形成的環繞該支撐芯的奈米碳管層，並且所述支撐芯的斷裂伸長率大於5%。故，在外力作用於該奈米碳管複合線時，其具有較大的拉伸形變範圍，在具有較高的拉伸強度的同時，還具有較大的斷裂伸長率，從而具有較好的彈性。

本發明提供一種奈米碳管複合線，該奈米碳管複合線由兩部分組成，即一個支撐芯，以及一個奈米碳管層。該奈米碳管層包覆在所述支撐芯的外表面，並將支撐芯的外表面完全覆蓋起來。該奈米碳管層由複數個奈米碳管通過凡得瓦力相互結合形成，並且該複數個奈米碳管的排列具有共同的趨勢。具體地，該複數個奈米碳管沿著所述支撐芯的長度的方向首尾相連並環繞該支撐芯螺旋延伸。由於該奈米碳管層中的奈米碳管具有這樣的排列方式，故可以將該奈米碳管層看作係複數個首尾相連的奈米碳管組成的奈米碳管線圍繞所述支撐芯螺旋延伸形成，並且其延伸方向為所述支撐芯長度的方向。故，相對於首尾相連定向排列的奈米碳管線，該奈米碳管層為一個整體結構並且具有更好的拉伸強度。另外，本發明的奈米碳管複合線中的支撐芯具有較高的斷裂伸長率，至少要大於5%，從而所述奈米碳管複合線整體上也具有較好的彈性，並且由於奈米碳管具有非常高的模量及拉伸強度。並且，由奈米碳管組成的奈米碳管層也具有較高的模量和拉伸強度，故，奈米碳管複合線也即具有較大的拉伸強度，又具有較高的斷裂伸長率，從而整體上也具有較好的彈性，可以更好的應用於高強度織物的製造，用該奈米碳管複合線紡織成的織物具有很高強度和彈性，從而在防彈衣上具有很好的優勢。

本發明提供的奈米碳管複合線的支撐芯為一線狀結構，並且具有柔性。所述支撐芯的拉伸強度大於1GPa，並且該支撐芯在受到拉力時，其斷裂伸長率大於5%，優選的要大於10%，其中的斷裂伸長率指的試樣在拉斷時的位移值與原長的比值。該支撐芯可以為自然界中存在的具有高拉伸強度的纖維，也可以係人工合成的纖維，只要其拉伸強度大於1GPa，並且斷裂伸長率大於5%即可。並且，由於本發明提供的奈米碳管複合線可用作高強度織物的基礎材料，其直徑一般要小於0.5毫米，故本發明中的支撐芯的直徑範圍在500奈米到10微米之間。本發明的奈米碳管複合線的支撐芯，可以為自然界中的纖維，如蜘蛛絲或蠶絲等，蠶絲的拉伸強度一般係大於1GPa，斷裂伸長率要大於10%，一般在15%到25%範圍內。而蜘蛛絲的拉伸強度一般係大於1GPa，斷裂伸長率更係達到了36%到50%。本發明的奈米碳管複合線的支撐芯，也可以為人工合成的纖維，如聚對苯撐苯並雙惡唑（PBO）纖維，拉伸強度也可以大於5GPa。

本發明提供的奈米碳管複合線還可相互組合，從而形成直徑更大的奈米碳管複合線。也就係說，本發明提供的奈米碳管複合線還可以包括複數個支撐芯，該複數個支撐芯可以相互纏繞並緊密結合，從而形成一個線狀的支撐結構，在由複數個相互纏繞的支撐芯形成的線狀支撐結構的外表面形成一個奈米碳管層。以上兩種奈米碳管複合線都係在奈米碳管層與支撐芯的組合的基礎上獲得的，所以本發明的核心在於將支撐芯與奈米碳管層相結合，從而形成拉伸強度較大並且高斷裂伸長率的奈米碳管複合線。本段中提到的兩種奈米碳管複合線的具體結構將在具體實施例中詳細介紹。

另外，本發明提供的奈米碳管複合線可以作為一些特殊用途的織物的基礎材料，用於紡織形成織物。由於奈米碳管本身具有非常輕的質量，和較高的強度，該奈米碳管複合線中的奈米碳管層提供了較高的強度，可以抵擋較強外力的衝擊，而支撐芯又具有較高的斷裂伸長率，從而使得該奈米碳管複合線同時具有了高拉伸強度以及高強度，以及高斷裂伸長率，高彈性的優點。故，本發明提供的碳納管複合線可以用於製造質量輕，且拉伸強度高的織物，例如可以用於防彈衣的製造。

以下將結合附圖說明本發明提供的奈米碳管複合線，及其製備方法。

請參閱圖1，本發明第一實施例提供一種奈米碳管複合線10，其包括一個支撐芯100，以及一個奈米碳管層110。該奈米碳管層110環繞該支撐芯100設置，並且包覆於所述支撐芯100的外表面，並與所述支撐芯100形成一個整體結構。

所述支撐芯100為一個線狀的材料。該支撐芯100可以係自然界中存在的纖維，也可以係人工合成的纖維，其拉伸強度至少要大於1GPa，其斷裂拉伸率至少要大於5%。自然界中存在的纖維，如蜘蛛絲，蠶絲等都可以作為本發明中的支撐芯100。另外，人工合成的各種拉伸強度大於1GPa的纖維，如聚對苯撐苯並雙惡唑(PBO)纖維，F－12芳綸纖維也可以作為本發明的支撐芯100。該支撐芯100的直徑為400奈米至10微米。本實施例中，該支撐芯100為蠶絲，直徑為4微米到10微米，其拉伸強度大於1GPa，斷裂拉伸率大於15%。

請一併參閱圖2，所述奈米碳管層110由複數個奈米碳管112通過凡得瓦力相互連接組成。該奈米碳管層110包覆在所述支撐芯100的外表面，並且環繞該支撐芯100與該支撐芯100一起沿相同的方向延伸。該奈米碳管層110中的複數個奈米碳管112沿著支撐芯100延伸的方向，或者也可以說係沿著支撐芯100的長度的方向，具有首尾相連螺旋排列的趨勢。換句話說，該奈米碳管層110可以看作係由複數個奈米碳管線組成，每一個奈米碳管線中的複數個奈米碳管均首尾相連且沿著奈米碳管線延伸的方向排列。奈米碳管層110中的複數個奈米碳管線係螺旋環繞著所述支撐芯100，並且沿著支撐芯100延伸的方向延伸。由於該奈米碳管層110中的奈米碳管112係圍繞支撐芯100首尾相連螺旋排列，該奈米碳管層110具有較高的拉伸強度，在與支撐芯100結合後形成的奈米碳管複合線10，就具有更強的拉伸強度，以及較高的斷裂拉伸率。該奈米碳管層110的厚度為500奈米至10微米範圍。

本實施例中的奈米碳管複合線10，係通過將奈米碳管線，或者奈米碳管膜螺旋環繞支撐芯100，纏繞於支撐芯100製成，在後面將詳細敍述該奈米碳管複合線10的製備方法。

請參見圖3及圖4，本發明第二實施例進一步提供一奈米碳管複合線20，該奈米碳管複合線20係將複數個本發明第一實施例的奈米碳管複合線10進行組合後獲得的。所述奈米碳管複合線20，包括複數個支撐芯100，以及複數個奈米碳管層110。每一個支撐芯100外表面環繞包覆有一個奈米碳管層110。所述奈米碳管層110由複數個奈米碳管112組成，且該複數個奈米碳管112圍繞支撐芯100首尾相連螺旋排列。所述包覆有奈米碳管層110的複數個支撐芯100相互纏繞形成一個整體的奈米碳管複合線20。

請參見圖5及圖6，本發明第三實施例提供一奈米碳管複合線30，該奈米碳管複合線30也係由支撐芯100，以及奈米碳管層110組成。與第一實施例的奈米碳管複合線10不同的係，該奈米碳管複合線30包括複數個支撐芯100，該複數個支撐芯100相互纏繞，扭轉，從而形成由複數個支撐芯100組成的絞線狀的支撐芯結構104，一個奈米碳管層110包覆在所述支撐芯結構104的外表面。所述奈米碳管層110中的複數個奈米碳管112沿著所述支撐芯結構104的延伸方向首尾相連呈螺旋狀排列。本實施例提供的奈米碳管複合線30，包括複數個支撐芯100，具有更好的拉伸強度以及斷裂拉伸率。

本發明提供的奈米碳管複合線10、奈米碳管複合線20、奈米碳管複合線30均具有較輕的質量，以及較高的拉伸強度和斷裂拉伸率，可以用於紡織高強度的織物，從而應用於防彈衣等領域。

本發明提供的奈米碳管複合線10、奈米碳管複合線20、奈米碳管複合線30在應用時，可單獨使用，也可與其他材料的線材複合使用，也可在應用時作為複合材料的骨架使用，具體的使用方式不受限制。

本發明第二實施例及第三實施例提供的奈米碳管複合線20、奈米碳管複合線30與第一實施例的奈米碳管複合線10的結構類似，故僅提供本發明第一實施例奈米碳管複合線10的製備方法，奈米碳管複合線20、奈米碳管複合線30可以在本發明第一實施例奈米碳管複合線10的製備方法的基礎上獲得。

請參閱圖7，本發明第一實施例的奈米碳管複合線10的製備方法包括以下步驟：

第一，提供至少一個奈米碳管結構114。

請一併參閱圖8，所述奈米碳管結構114為複數個首尾相連，沿同一個擇優取向方向排列的奈米碳管112組成，該奈米碳管結構114可以為奈米碳管膜或者係奈米碳管線，該奈米碳管結構114為從一個奈米碳管陣列116中拉取獲得。所述奈米碳管結構114的製備方法包括以下步驟：

步驟一：提供一奈米碳管陣列116，優選地，該陣列為超順排奈米碳管陣列。

本實施例提供的奈米碳管陣列116為單壁奈米碳管陣列，雙壁奈米碳管陣列，及多壁奈米碳管陣列中的一種或多種。本實施例中，奈米碳管陣列116為多壁奈米碳管組成的超順排奈米碳管陣列，該超順排奈米碳管陣列的製備方法採用化學氣相沈積法，其具體步驟包括：（a）提供一平整基底，該基底可選用P型或N型矽基底，或選用形成有氧化層的矽基底，本實施例優選為採用4英寸的矽基底；（b）在基底表面均勻形成一催化劑層，該催化劑層材料可選用鐵（Fe）、鈷（Co）、鎳（Ni）或其任意組合的合金之一；（c）將上述形成有催化劑層的基底在700~900°C的空氣中退火約30分鐘~90分鐘；（d）將處理過的基底置於反應爐中，在保護氣體環境下加熱到500~740°C，然後通入碳源氣體反應約5~30分鐘，生長得到超順排奈米碳管陣列，其高度為200~400微米。該超順排奈米碳管陣列為複數個彼此平行且垂直於基底生長的奈米碳管形成的純奈米碳管陣列。通過上述控制生長條件，該超順排奈米碳管陣列中基本不含有雜質，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。該超順排奈米碳管陣列中的奈米碳管彼此通過凡得瓦力緊密接觸形成陣列。該超順排奈米碳管陣列與上述基底面積基本相同。

本實施例中碳源氣可選用乙炔、乙烯、甲烷等化學性質較活潑的碳氫化合物，本實施例優選的碳源氣為乙炔；保護氣體為氮氣或惰性氣體，本實施例優選的保護氣體為氬氣。

步驟二：採用一拉伸工具從所述奈米碳管陣列116中拉取獲得一奈米碳管結構114。

所述奈米碳管結構114的製備方法包括以下步驟：（a）從上述奈米碳管陣列116中選定一定寬度的複數個奈米碳管束片段，本實施例優選為採用具有一定寬度的膠帶或一針尖接觸奈米碳管陣列116以選定一定寬度的複數個奈米碳管束片段；（b）以一定速度沿基本垂直於奈米碳管陣列116生長方向拉伸該複數個奈米碳管束片段，以形成一連續的奈米碳管結構114。

在上述拉伸過程中，該複數個奈米碳管束片段在拉力作用下沿拉伸方向逐漸脫離基底的同時，由於凡得瓦力作用，該選定的複數個奈米碳管束片段分別與其他奈米碳管束片段首尾相連地連續地被拉出，從而形成一奈米碳管結構114。該奈米碳管結構114包括複數個首尾相連且沿該奈米碳管結構拉伸方向排列的奈米碳管束。該奈米碳管結構114中奈米碳管的排列方向基本平行於奈米碳管結構114的拉伸方向，也就係該奈米碳管結構的延伸方向。由於該奈米碳管結構114中的奈米碳管具有非常大的長徑比，該奈米碳管結構114具有一定的黏性，可以直接黏附在支撐芯100的外表面。

該奈米碳管結構114為一奈米碳管薄膜或一奈米碳管線。具體地，當所選定的複數個奈米碳管束片段的寬度較大時，所獲得的奈米碳管結構114為一奈米碳管薄膜，其微觀結構請參閱圖9；當所選定的複數個奈米碳管束片段的寬度較小時，所獲得的奈米碳管結構114可近似為一奈米碳管線，微觀結構請參閱圖10。

第二，提供一個支撐芯100。

該支撐芯100可以通過一個支撐芯提供裝置120提供，具體的，可以通過一個拉伸扭轉裝置130從所述支撐芯提供裝置120中拉出一個支撐芯100，本發明的支撐芯100為拉伸強度大於1GPa的纖維，該纖維可以放置於所述支撐芯提供裝置120內，待使用時，直接拉出。本實施例中的支撐芯100為蠶絲，直徑在5微米至10微米範圍內，其拉伸強度大於1GPa的纖維，該蠶絲可以卷成軸放置於支撐芯提供裝置120中。

第三，將所述至少一個奈米碳管結構114沿所述支撐芯100延伸的方向，環繞所述支撐芯100設置，並包覆於所述支撐芯100外表面。

請參閱圖7，本實施例中可以將兩個奈米碳管陣列116設置於所述支撐芯提供裝置120兩側，待支撐芯100通過所述拉伸扭轉裝置130拉出後，將從所述兩個奈米碳管陣列116中拉取獲得的奈米碳管結構114的一端黏附於所述支撐芯100的表面，另一端位於支撐芯100的一側並間隔一定間距，然後通過所述拉伸扭轉裝置130，以支撐芯的軸向為中心線旋轉該支撐芯100，從而使得所述奈米碳管結構114螺旋纏繞在所述支撐芯100的外表面，在扭轉支撐芯100的同時還可以同時拉伸該支撐芯100，從而通過這樣的方式進一步控制奈米碳管層110的厚度。由於該奈米碳管結構114中的奈米碳管具有非常大的長徑比，該奈米碳管結構114具有一定的黏性，可以直接黏附在支撐芯100的外表面。

可以理解，可以僅採用一個奈米碳管陣列116供應奈米碳管結構114黏附於所述支撐芯100表面後，旋轉支撐芯100製備奈米碳管複合線10。還可採用兩個以上的奈米碳管陣列116供應奈米碳管結構114，供應的奈米碳管結構114可以係奈米碳管線也可以係奈米碳管膜。另外，將奈米碳管結構114環繞支撐芯100的方法不限於此，其他方法，比如支撐芯100不動，奈米碳管結構114直接纏繞在其表面等方法都可以，只需確保於支撐芯100表面形成完整的奈米碳管層110包覆於所述支撐芯100即可。

為了進一步提高所述奈米碳管複合線10的奈米碳管層110中奈米碳管的密度，還可以用有機溶劑處理纏繞在所述支撐芯100上的奈米碳管結構114，使得所述奈米碳管結構114在支撐芯100的外表面上收縮，從而提高奈米碳管層110中奈米碳管的密度。

具體地，可以通過試管或滴瓶140將有機溶劑142滴落在所述預處理奈米碳管複合線10的表面，浸潤整個奈米碳管複合線10。本實施例中，將一滴瓶140放置於預處理奈米碳管複合線10上方，滴瓶140底部具有一滴口144，有機溶劑142從滴口144滴落於預處理奈米碳管複合線10的表面的奈米碳管層110。該有機溶劑142為易揮發性的有機溶劑，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本實施例中所述有機溶劑採用乙醇。該預處理奈米碳管複合線10經有機溶劑142浸潤處理後，在揮發性有機溶劑142的表面張力的作用下，該預處理奈米碳管複合線10表面的奈米碳管層110將收縮，從而更加緊密的包覆在所述支撐芯100的外表面。

進一步地，還可以採用一烘乾步驟烘乾該採用有機溶劑處理後的奈米碳管複合線10。具體地，可以使所述經有機溶劑處理後的奈米碳管複合線10通過一烘乾箱146，該烘乾箱146的溫度為80°C~100°C，使該奈米碳管複合線10奈米碳管層110中的有機溶劑迅速揮發，使得奈米碳管層110中的奈米碳管更緊密排列。另外，也可以採用一吹風機將該經過有機溶劑處理的奈米碳管層110中的有機溶劑吹幹。該烘乾後的奈米碳管複合線10的直徑不小於120微米。本實施例中，所述烘乾後的奈米碳管複合線10的直徑為200微米。

進一步，收集制得的奈米碳管複合線10。具體為採用電機150將該奈米碳管複合線10纏繞到該電機150的卷軸152上。可以理解，也可採用手工的方法將該奈米碳管複合線10卷到卷軸152上。

可以理解，上述製備奈米碳管複合線10的過程係連續進行的。

所述奈米碳管複合線由支撐芯，和環繞該支撐芯的奈米碳管層組成。並且奈米碳管層為複數個奈米碳管通過凡得瓦力相互連接形成，該複數個奈米碳管在所述支撐芯的延伸方向上首尾相連並環繞該支撐芯螺旋排列，由於奈米碳管具有非常好的力學性能，其強度非常高，故形成的奈米碳管層具有非常高的強度，較好的力學性能。並且所述支撐芯斷裂拉伸率較大，大於5%，其具有較高的彈性。故，在所述奈米碳管複合線的延伸方向上具有較高的拉伸強度和彈性，以及斷裂拉伸率，並且該奈米碳管複合線在垂直於奈米碳管層方向上還具有較高的強度，從而可以將該奈米碳管複合線用於高強度織物的製造。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10,20,30．．．奈米碳管複合線

100．．．支撐芯

104．．．支撐芯結構

110．．．奈米碳管層

112．．．奈米碳管

114．．．奈米碳管結構

116．．．奈米碳管陣列

120．．．支撐芯提供裝置

130．．．拉伸扭轉裝置

140．．．滴瓶

142．．．有機溶劑

144．．．滴口

146．．．烘乾箱

150．．．電機

152．．．卷軸

圖1為本發明第一實施例的奈米碳管複合線的結構示意圖。

圖2為本發明第一實施例的奈米碳管複合線沿II-II線的剖視圖。

圖3為本發明第二實施例的奈米碳管複合線的結構示意圖。

圖4為本發明第二實施例的奈米碳管複合線沿IV-IV線的剖視圖。

圖5為本發明第三實施例的奈米碳管複合線的結構示意圖。

圖6為本發明第三實施例的奈米碳管複合線沿VI-VI線的剖視圖。

圖7為本發明第一實施例的奈米碳管複合線的製備方法的示意圖。

圖8為本發明第一實施例的奈米碳管線複合線的製備方法中用到的奈米碳管結構的製備方法的示意圖。

圖9為本發明第一實施例的奈米碳管複合線的製備方法中用到的奈米碳管膜的掃描電鏡照片。

圖10為本發明第一實施例的奈米碳管複合線的製備方法中用到的奈米碳管線的掃描電鏡照片。

10．．．奈米碳管複合線

100．．．支撐芯

110．．．奈米碳管層

112．．．奈米碳管

Claims (17)

1. 一種奈米碳管複合線，其改良在於，該奈米碳管複合線包括一支撐芯以及一奈米碳管層，所述奈米碳管層由複數個奈米碳管通過凡得瓦力相互結合構成，該奈米碳管層環繞該支撐芯設置，並包覆在所述支撐芯外表面，所述支撐芯的斷裂拉伸率大於5%。
2. 如申請專利範圍第1項所述的奈米碳管複合線，其中，所述支撐芯的拉伸強度大於1GPa。
3. 如申請專利範圍第2項所述的奈米碳管複合線，其中，所述支撐芯的斷裂拉伸率在15%~50%之間。
4. 如申請專利範圍第3項所述的奈米碳管複合線，其中，所述支撐芯的直徑為500奈米至10微米。
5. 如申請專利範圍第3項所述的奈米碳管複合線，其中，所述支撐芯為蠶絲或者蜘蛛絲。
6. 如申請專利範圍第3項所述的奈米碳管複合線，其中，所述支撐芯為PBO纖維。
7. 如申請專利範圍第1項所述的奈米碳管複合線，其中，該複數個奈米碳管在所述支撐芯的延伸方向上首尾相連並環繞該支撐芯螺旋排列。
8. 如申請專利範圍第7項所述的奈米碳管複合線，其中，所述奈米碳管層的厚度為500奈米至10微米。
9. 如申請專利範圍第1項所述的奈米碳管複合線，其中，所述奈米碳管為多壁奈米碳管。
10. 如申請專利範圍第1項所述的奈米碳管複合線，其中，所述奈米碳管層由至少一個奈米碳管線螺旋環繞所述支撐芯組成，所述奈米碳管線由複數個沿該奈米碳管線延伸方向定向排列的奈米碳管首尾相連組成。
11. 如申請專利範圍第1項所述的奈米碳管複合線，其改良在於，所述奈米碳管層由至少一個奈米碳管膜螺旋環繞所述支撐芯組成，所述奈米碳管膜由複數個沿該奈米碳管膜延伸方向定向排列的奈米碳管首尾相連組成。
12. 一種奈米碳管複合線，其改良在於，該奈米碳管複合線包括複數個支撐芯，以及一個奈米碳管層，所述複數個支撐芯相互纏繞形成一個支撐芯結構，該奈米碳管層環繞該支撐芯結構設置，並包覆在所述支撐芯結構的外表面，所述支撐芯的斷裂拉伸率大於5%。
13. 如申請專利範圍第12項所述的奈米碳管複合線，其中，所述奈米碳管層由複數個奈米碳管通過凡得瓦力相互結合構成，該複數個奈米碳管在所述支撐芯結構的延伸方向上首尾相連並環繞該支撐芯結構螺旋排列。
14. 一種奈米碳管複合線，其改良在於，該奈米碳管複合線包括複數個支撐芯以及複數個奈米碳管層，每一個奈米碳管層環繞相應的一個支撐芯設置，並包覆在所述支撐芯的外表面，所述奈米碳管層由複數個奈米碳管通過凡得瓦力相互結合構成，該複數個奈米碳管在所述支撐芯的延伸方向上首尾相連並環繞該支撐芯螺旋排列，分別包覆有奈米碳管層的複數個支撐芯相互纏繞形成一個整體，所述支撐芯的斷裂拉伸率大於5%。
15. 一種奈米碳管複合線的製備方法，包括以下步驟：
    提供至少一個奈米碳管結構，該奈米碳管結構包括複數個首尾相連定向排列的奈米碳管；
    提供一支撐芯，所述支撐芯的斷裂拉伸率大於5%；
    將所述至少一個奈米碳管結構沿所述支撐芯延伸的方向連續環繞設置，使得所述至少一個奈米碳管結構包覆於所述支撐芯外表面。
16. 如申請專利範圍第15項所述的複合線的製備方法，其中，所述提供至少一奈米碳管結構的步驟包括以下步驟：
    提供一超順排奈米碳管陣列；
    採用一拉伸工具從所述奈米碳管陣列中連續拉取獲得一奈米碳管結構。
17. 如申請專利範圍第15項所述的複合線的製備方法，其中，所述將至少一奈米碳管結構沿所述支撐芯延伸的方向連續環繞設置，使得所述至少一個奈米碳管結構包覆於所述支撐芯外表面的步驟包括以下步驟：
    將所述至少一個奈米碳管結構一端連接於所述支撐芯外表面，另一端位於支撐芯的一側並間隔一定間距；
    將支撐芯繞中心線旋轉，同時遠離所述至少一奈米碳管結構另一端方向移動。