WO2017128944A1 - 碳纳米管聚集体于制备纳米碳抗冲击材料中的用途及其制备方法 - Google Patents

碳纳米管聚集体于制备纳米碳抗冲击材料中的用途及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种碳纳米管聚集体于制备纳米碳抗冲击材料的用途，所述碳纳米管聚集体是具有至少一个连续的面的宏观结构，所述的至少一个连续的面内密集分布有多根碳纳米管，并且所述多根碳纳米管中的至少部分碳纳米管的至少局部片段在所述的至少一个连续的面内连续延伸。及其该纳米碳抗冲击材料的制备方法。该纳米碳抗冲击材料可以实现优良的防护作用，同时具有轻质、柔韧性好、耐受温度范围广、可任意弯折、贴服性能好、透气、适合人体热-湿平衡和穿着舒适性能好等优点，在作为防弹、防刺、防爆材料时具有广泛应用前景。

Description

碳纳米管聚集体于制备纳米碳抗冲击材料中的用途及其制备方法 技术领域
本申请涉及一种抗冲击材料，特别涉及一种碳纳米管聚集体于制备防爆材料、防弹材料、防刺材料等纳米碳抗冲击材料中的用途与其制备方法。
背景技术
抗冲击材料，包括防爆、防刺、防弹材料等在武器、化工、交通、航天等领域均得到了广泛的应用。传统的抗冲击材料主要有金属材料、高分子材料、陶瓷材料等。其中的金属材料、陶瓷材料虽然通过形状和结构设计，可以产生良好的抗冲击性能，但是结构笨重，且均是刚性的，在使用时会严重影响个体运动的灵活性。而基于高分子材料的抗冲击材料主要由超高分子量聚乙烯纤维、聚酰胺类纤维和PBO类纤维等制成。此类抗冲击材料虽然相比于金属、陶瓷等刚性抗冲击材料具有质量轻等优点，然而仍存在较多不足，例如：超高分子量聚乙烯纤维不耐热，最高耐受温度低于120℃；聚酰胺类纤维不耐紫外光和水气；这些高分子材料的密度仍然相对较高。因而，这些材料难以适应某些领域的应用需求。例如，当作为个体防护材料时，这些高分子抗冲击材料形成的防护结构厚重，穿着舒适性差，不透气，影响人体活动和灵活性。
鉴于传统抗冲击材料的不足，研究人员还提出了多种改进方案。例如，CN101218480B公开了一种由高韧性纤维的网形成的织物基体，通过在该基体上一次粘附粘结层和橡胶层，多个这样的单元堆叠形成柔性的防刺复合材料，材料结构复杂，加工性能差，不适合批量化制备。又如，US2004/0048536A1通过在高性能纤维织物表面粘附一定量的固体硬质颗粒物质，可以钝化刀具侵彻深度。US20070105471中通过将无机颗粒涂覆于芳纶织物表面以改善材料的防刺性能，但其结构变硬，使得穿着舒适性下降。又如，CN102058188B通过将纳米粒子与高性能纤维织物复合后再与热塑性树脂复合，可以大幅提升抗冲击性能，并有效减少重量减少，以及使材料本身的柔软度基本无变化。再如，CN100567606A通过将碳纳米管溶于胶黏剂中再涂覆于UHMWPE纤维上，可有效地提高UHMWPE的耐热性和蠕变性及机械强度等。但由于纳米材料制备技术的不成熟，前述方案中只能通过表面在胶黏剂中添加少量的纳米材料来提高防弹性能，纳米材料在胶黏剂中分散的均匀性以及在高性能纤维表面的堆积形态和分布情况都影响到材料的防弹性，但这些因素均难以调控。而且由此形成的防弹材料仍然是硬挺的，密度大、质量重，与人体贴合性差，穿着舒适性差，对于人体运动的灵活性仍有严重影响。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种碳纳米管聚集体于制备抗冲击材料中的用途与其制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本申请采用的技术方案包括：
本申请实施例提供了碳纳米管聚集体于制备纳米碳抗冲击材料中的用途，所述碳纳米管聚集体是具有至少一个连续的面的宏观结构，所述的至少一个连续的面内密集分布有多根碳纳米管，并且所述多根碳纳米管中的至少部分碳纳米管的至少局部片段在所述的至少一个连续的面内连续延伸。
在一些实施方案中，所述碳纳米管聚集体表面和/或内部还可复合有石墨烯材料等。
本申请实施例提供了一种制备纳米碳抗冲击材料的方法，其包括：提供多根碳纳米管，并使该多根碳纳米管紧密聚集而形成碳纳米管聚集体，所述碳纳米管聚集体是具有至少一个连续的面的宏观结构，所述多根碳纳米管中的至少部分碳纳米管的至少局部片段在所述的至少一个连续的面内连续延伸。
在一些实施方案中，还可在所述碳纳米管聚集体表面和/或内部复合有石墨烯材料等。
在前述实施例中，通过采用碳纳米管的聚集体形成纳米碳抗冲击材料，利用碳纳米管的中空结构吸收大量的冲击能量，当材料受到外加载荷时，碳纳米管及碳纳米管之间通过微观结构的改变，如碳纳米管被拉断裂、压扁，碳纳米管与碳纳米管之间搭接破坏等变化吸收能量，可以实现优良的防护作用，且同时具有轻质、柔韧性好、耐受温度范围广(约液氮温度～500℃)、可任意弯折、贴服性能好、透气、适合人体热-湿平衡和穿着舒适性能好等优点，可作为防弹、防刺、防爆材料等广泛应用。
进一步的，本申请实施例提供了一种碳纳米管聚集体于制备防刺复合材料中的用途，所述碳纳米管聚集体包含由多根碳纳米管紧密聚集形成的宏观二维面状结构。
更进一步的，本申请实施例提供的一种防刺复合材料包括：
至少一碳纳米管聚集体，包含由多根碳纳米管紧密聚集形成的碳纳米管膜；以及，
柔性基布，其至少一侧表面上固定覆设有至少一所述的碳纳米管膜。
较为优选的，所述碳纳米管聚集体包括多个取向排布的基础单元，该多个基础单元在一个连续的面内密集排布且相互平行，使所述碳纳米管聚集体呈现宏观有序、微观无序的形态，所述的连续的面为平面或曲面。其中，每一基础单元包括由多根碳纳米管无序交织形成的二维面状结构。
在一些实施方案中，多个碳纳米管连续体在所述的连续的面上连续聚集并经致密化处理后而形成多个所述的基础单元；所述碳纳米管连续体由多根碳纳米管无序交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构。
进一步的，所述碳纳米管连续体由浮动催化裂解法制备形成。
本申请实施例还提供了一种防刺结构，其包含层叠设置的多个子单元，其中每一子单元包含所述的防刺复合材料。
本申请实施例还提供了一种防刺复合材料的制备方法，其包括：
使多个碳纳米管连续体在一个连续的平面或曲面上连续聚集并经致密化处理后而形成多个取向的基础单元，该多个基础单元密集排布而形成呈膜状的碳纳米管聚集体，其中所述的碳纳米管连续体由多根碳纳米管无序交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构；
使所述的碳纳米管聚集体固定覆设在柔性基布表面，形成所述的防刺复合材料。
本申请实施例还提供了一种防刺复合材料的制备方法，其包括：使多个碳纳米管连续体在柔性基布表面连续聚集并经致密化处理后而形成多个取向的基础单元，该多个基础单元密集排布而形成呈膜状的碳纳米管聚集体，从而形成所述的防刺复合材料；其中，所述的碳纳米管连续体由多根碳纳米管无序交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构。
在前述的实施例中，通过将碳纳米管聚集体，特别是柔性的碳纳米管膜与柔性基布结合，特别是通过将柔性碳纳米管膜粘附于高性能纤维织物表面而形成防刺复合材料，其可以有效钝化刀具刀尖，降低侵入深度，并且可有效地分散和吸收刀具的动能，有效地牵制高性能纤维的移动，降低纤维织物面内的不均率，同时所述防刺复合材料结构轻便、柔性好，穿戴时不会影响人体动作，而且还具有优良的环境耐受性，例如优良耐热性、耐紫外和水气环境。
进一步的，本申请实施例提供了碳纳米管聚集体于制备防弹复合材料中的用途。
更进一步的，本申请实施例提供的一种所述防弹复合材料包括：
至少一碳纳米管聚集体，包含由多根碳纳米管紧密聚集形成的宏观二维面状结构；以及，
织物，其至少一侧表面上覆设有至少一所述的碳纳米管聚集体。
在一些实施方案中，所述碳纳米管聚集体包括多个取向排布的基础单元，其中每一基础单元包括由多根碳纳米管交织形成的二维面状结构。
在一些实施方案中，多个所述的基础单元在一个连续的面内密集排布且相互平行，使所述碳纳米管聚集体呈现宏观有序、微观无序的形态。
在一些实施方案中，多个碳纳米管连续体在所述的连续的面上连续聚集并经致密化处理后而形成多个所述的基础单元。其中，所述碳纳米管连续体由浮动催化裂解法制备形成。
其中，所述织物优选自高性能纤维织物。
本申请实施例提供了一种防弹复合材料的制备方法，其包括：
使多个碳纳米管连续体在一个连续的面上连续聚集并经致密化处理后而形成多个取向的基础单元，该多个基础单元密集排布而形成具有宏观二维面状结构的碳纳米管聚集体，其中所述的碳纳米管连续体由多根碳纳米管无序交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构；
将所述的碳纳米管聚集体与织物的表面固定贴合，形成所述的防弹复合材料。
在前述实施例中，通过采用主要由碳纳米管聚集形成的纳米碳抗冲击材料与织物，特别是高性能纤维织物复合形成防弹复合材料，可以利用碳纳米管的中空结构吸收大量的冲击能量，当材料受到外加载荷时，碳纳米管及碳纳米管之间通过微观结构的改变，如碳纳米管被拉断裂、压扁，碳纳米管与碳纳米管之间搭接破坏等变化吸收能量，从而实现优良的防护作用，同时本申请的防弹复合材料还具有质地轻柔、密度小(小于1g/cm3)、防弹性优秀(高效的子弹的变形和能量吸收性)、抗冲击性高、耐热性优良(可短时间内在高达400℃的环境使用，长时间在温度高达200℃的环境使用)以及能与人体实现任意曲面贴合等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一典型实施例中利用热压机对纳米碳薄膜进行压制处理的示意图。
图2是本申请一典型实施例中一种纳米碳抗冲击材料薄膜的照片。
图3是本申请一典型实施例中一种纳米碳抗冲击材料薄膜的TEM照片。
图4是本申请一典型实施例中一种纳米碳抗冲击材料薄膜中所含碳纳米管的TEM照片。
图5a是本申请一典型实施例中一种正交叠加的纳米碳抗冲击材料的结构示意图。
图5b是本申请一典型实施例中一种多角度叠加的纳米碳抗冲击材料的结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例的一个方面提供了碳纳米管聚集体于制备抗冲击材料，特别是纳米碳抗冲击材料中的用途，所述碳纳米管聚集体是具有至少一个连续的面的宏观结构，所述的至少一个连续的面内密集分布有多根碳纳米管，并且所述多根碳纳米管中的至少部分碳纳米管的至少局部片段在所述的至少一个连续的面内连续延伸。
前述的“密集分布”包含交叉、交织、缠绕、并行排布或者其它合适的形式中的任一种或多种的组合。
在一些实施方案中，所述碳纳米管聚集体包括由多根碳纳米管紧密聚集形成的多孔聚集体。
前述的“紧密聚集”包含有序或无序的交叉、无序的交织、有序或无序的缠绕，或者其它合适的形式。
或者，在一些实施方案中，所述碳纳米管聚集体也可包括密集排布的多根取向的碳纳米管，例如可以由超顺排的碳纳米管阵列组成。
在一些实施方案中，所述碳纳米管聚集体包括由多根碳纳米管紧密聚集形成的二维面状结构。例如，所述碳纳米管聚集体可以呈现为碳纳米管层或自支撑的碳纳米管膜。
在一些实施方案中，所述碳纳米管聚集体包括由多根碳纳米管交织形成的二维面状结构。其中，交织的形式可以是有序或无序的。
在一些实施方案中，所述的纳米碳抗冲击材料包括层叠设置的至少两个所述的碳纳米管聚集体，其中每一碳纳米管聚集体均呈现宏观二维面状结构。
在一些实施方案中，所述碳纳米管聚集体包括多个取向排布的基础单元，其中每一基础单元包括由多根碳纳米管交织，例如无序交织形成的二维面状结构。
在一些较为优选的实施方案中，所述的纳米碳抗冲击材料包括层叠设置的至少两个所述的碳纳米管聚集体，其中至少一个所述的碳纳米管聚集体包含多个沿第一方向取向排布的基础单元，至少另一个所述的碳纳米管聚集体包含多个沿第二方向取向排布的基础单元，该第一方向与第二方向之间成0～180°的夹角。进一步的，该第一方向与第二方向之间的夹角不为0或180°，例如可以是45°～135°中的任一合适角度。
在一些较为优选的实施方案中，多个所述的基础单元在所述的至少一个连续的面内密集排布且相互平行，使所述碳纳米管聚集体呈现宏观有序的形态。
进一步的，所述基础单元中的多根碳纳米管无序交织，使所述碳纳米管聚集体呈现微观无序的形态。本案发明人意外的发现，具有此种宏观有序、微观无序的特殊结构的纳米碳抗冲击材料相较于具有其它碳纳米管聚集形式的纳米碳抗冲击材料，在抗冲击性能等方面呈现出更多的优势，其可能的原因在于，在具有该特殊结构的纳米碳抗冲击材料中，一方面因碳纳米管自身特有的结构使其可以吸收大量冲击能量，另一方面因为碳纳米管与碳纳米管之间具有致密的网络和丰富的界面，使其充分配合，从而使之呈现出优异的抗冲击性能。
在一些较为优选的实施方案中，所述基础单元包括由碳纳米管连续体在所述的至少一个连续的面上沉积并经致密化处理后形成的二维面状结构，所述碳纳米管连续体由多根碳纳米管交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构。
进一步的，所述碳纳米管连续体由化学气相沉积法，特别是浮动催化裂解法制备形成。在一些实施例中所述碳纳米管连续体是多根多根碳纳米管无序交织形成的、封闭或敞口的筒 状，且具有一定的长度，其在沉积到一定的基材上，并经致密化处理后，可形成呈条形状的所述基础单元。
更为具体的，所述碳纳米管连续体的生产工艺可以参考现有的一些文献，例如：《science》，2004年，304期，p276。在一较为典型的案例中，一种制备所述碳纳米管连续体的方法包括如下步骤：
S1、将反应炉温度升至1100℃～1600℃，保持温度稳定，向所述反应炉中注入载气；
S2、将液相碳源通过碳源注射泵注射，液相碳源依次通过碳源输运管、限流部后均匀进入碳源注入管的碳源注入管芯；
S3、液相碳源气化；
S4、载气携带气化后的碳源到达所述反应炉的高温区中，生成碳纳米管聚集体。
其中，所述液相碳源可以为乙醇、二茂铁、噻吩的混合溶液等。例如，乙醇的质量百分比为90～99.9％，二茂铁的质量百分比为0.1～5％、噻吩的质量百分比为0.1～5％。其中，所述载气为氢气和氮气或者氢气和惰性气体的混合气体，例如，氢气的体积百分比可以为1～100％，惰性气体为氩气或氦气，载气气体流量为1～15L/min。
在一些实施方案中，多个所述的碳纳米管连续体在所述的至少一个连续的面上连续沉积并经致密化处理后而形成多个所述的基础单元。
较为优选的，相邻两个基础单元的纵向周缘部之间为间隔一定距离、邻接或相互交叠的布置。进一步的，相邻两个基础单元之间的距离应当尽可能的小，以使相邻两个基础单元之间能更好的配合或者相互支持，从而进一步提升所述纳米碳抗冲击材料的可靠性和抗冲击强度。
进一步的，所述的至少一个连续的面为平面或曲面。
在一些实施方案中，当所述的纳米碳抗冲击材料包括层叠设置的、至少两个呈现宏观二维面状结构的碳纳米管聚集体(亦可被认为是碳纳米管膜)时，其中相邻设置的两个所述碳纳米管聚集体之间可通过冷压、热压等方式直接结合。其中，因碳纳米管具有大比表面积的特性，可使得各碳纳米管聚集体结合牢固，并提高所述纳米碳抗冲击材料的环境耐候性，且可避免因采用粘结剂等带来的一些问题。
当然，在一些实施方案中，当所述的纳米碳抗冲击材料包括层叠设置的、至少两个呈现宏观二维面状结构的碳纳米管聚集体(亦可被认为是碳纳米管膜)时，其中相邻设置的两个所述碳纳米管聚集体之间也可设有粘结材料层。
在一些实施方案中，当所述的纳米碳抗冲击材料包括层叠设置的、至少两个呈现宏观二维面状结构的碳纳米管聚集体(亦可被认为是碳纳米管膜)时，其中相邻设置的两个所述碳纳米管聚集体之间还可设有剪切增稠液。
在一些较佳实施方案中，所述碳纳米管聚集体的表面和/或内部还分布有石墨烯。
例如，至少一个所述碳纳米管聚集体中的至少一根碳纳米管上覆盖有石墨烯片。
或者，例如，至少一石墨烯片搭接在所述碳纳米管聚集体中的至少两根碳纳米管之间。
或者，例如，所述纳米碳抗冲击材料还包括多片石墨烯的聚集体，所述多片石墨烯的聚集体与至少一个所述的碳纳米管聚集体固定连接。
或者，例如，至少一个所述的碳纳米管聚集体和至少一个所述的多片石墨烯的聚集体呈现宏观二维面状结构，并且该至少一个所述的碳纳米管聚集体和该至少一个所述的多片石墨烯的聚集体层叠设置。
在前述实施方案中，通过将碳纳米管与石墨烯复合，还可利用石墨烯大片层的结构特征分散应力波，使抗冲击材料在单位面积受到的冲击能量降低，从而进一步提升防护效果。
在前述的各实施方案中，所述碳纳米管的管径可以为2nm～100nm，并可以选自单壁、双壁、多壁碳纳米管中的任意一种或者多种的组合。
在一些实施方案中，当所述碳纳米管聚集体为宏观二维面状结构，例如为自支撑的碳纳米管膜时，所述碳纳米管膜的应力≥10MPa，伸长率≥2％，在长度和宽度方向上的拉伸应力的差值的绝对值小于或等于在长度或宽度方向上的拉伸应力的20％，而在长度和宽度方向上的断裂伸长率的差值的绝对值小于或等于在长度或宽度方向上的断裂伸长率的10％
在一些实施方案中，所述的碳纳米管聚集体具有多孔结构，所述多孔结构所含孔洞的孔径为10nm～200nm，孔隙率为10％～60％。这种多孔结构的存在，既不会使所述碳纳米管聚集体的力学性能受到大的影响，还可使所述碳纳米管聚集体呈现出较好的透气性。
在一些实施方案中，所述纳米碳抗冲击材料整体为软质膜状或片状结构。
进一步的，所述纳米碳抗冲击材料的厚度为1～100μm，优选为5～15μm。
进一步的，所述纳米碳抗冲击材料的面密度为2～20g/m2，优选为5～10g/m2。
进一步的，所述纳米碳抗冲击材料的拉伸强度在10MPa以上，模量在10GPa以上。
进一步的，所述纳米碳抗冲击材料的拉伸强度在90Mpa以上，优选在200MPa以上，模量在30Gpa以上，优选在60GPa以上。
进一步的，所述纳米碳抗冲击材料的耐受温度范围为液氮温度～500℃。
本申请实施例的另一个方面提供的一种抗冲击结构包含前述的任一种纳米碳抗冲击材料。
在一些实施方案中，所述的抗冲击结构还包括与所述纳米碳抗冲击材料结合的基体，所述基体可以是硬质的或者柔性的，当其被应用于人体防护时，所述基体优选为柔性透气基体。
本申请实施例的又一个方面提供的一种制备所述纳米碳抗冲击材料的方法包括：提供多根碳纳米管，并使该多根碳纳米管紧密聚集而形成碳纳米管聚集体，所述碳纳米管聚集体是 具有至少一个连续的面的宏观结构，所述多根碳纳米管中的至少部分碳纳米管的至少局部片段在所述的至少一个连续的面内连续延伸。
在一些实施方案中，所述的制备方法包括：利用碳纳米管之间的范德华力作用，使至少一个碳纳米管连续体在一个连续的面上聚集，再进行致密化处理，而形成碳纳米管聚集体；其中所述的碳纳米管连续体由多根碳纳米管交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构。
进一步的，可以使多个碳纳米管连续体在一个连续的面上连续聚集，再进行致密化处理，而形成包含多个取向排布的基础单元的碳纳米管聚集体，其中每一基础单元包含由至少一个所述的碳纳米管连续体形成的二维面状结构。
进一步的，可以使多个所述的基础单元在所述的一个连续的面内密集排布且相互平行，从而使所述碳纳米管聚集体呈现宏观有序的形态。
前述的连续的面可以是由一些基体提供，例如可以是压辊的弧形接收面、聚合物薄膜、织物等等，但不限于此。因此，所述的连续的面可以为平面或曲面。
进一步的，可以使相邻两个基础单元的纵向周缘部之间为彼此间隔、邻接或相互交叠的布置。
进一步的，所述碳纳米管连续体由多根碳纳米管无序交织形成，使形成的所述碳纳米管聚集体呈现微观无序的形态。
进一步的，可以采用浮动催化裂解法制备形成所述碳纳米管连续体。
在一些实施方案中，所述的制备方法还可包括：
提供至少两个呈现宏观二维面状结构的所述的碳纳米管聚集体；
以及，将该至少两个碳纳米管聚集体层叠设置。
进一步的，该至少两个碳纳米管聚集体中的至少一个碳纳米管聚集体包含多个沿第一方向取向排布的基础单元，至少另一个碳纳米管聚集体包含多个沿第二方向取向排布的基础单元，该第一方向与第二方向之间成0～180°的夹角，特别是45～135°的夹角，例如优选为45°、90°、135°等。
进一步的，可以向该至少两个碳纳米管聚集体施加压力而使其结合成一体结构。
进一步的，可以通过粘结剂使该至少两个碳纳米管聚集体结合成一体结构。
进一步的，所述的制备方法还可包括：在相邻设置的两个碳纳米管聚集体之间设置粘结材料层或剪切增稠液。
进一步的，所述的制备方法还可包括：使用或者不使用粘结剂和/或溶剂而完成所述的致密化处理。其中，所述粘结剂可选自前文列举的那些，但不限于此。所述溶剂可以选自水、有机溶剂(例如乙醇等)或一些含无机物或有机物的溶液。
在一些实施方案中，所述的制备方法还可包括：对所述的碳纳米管聚集体进行热压处理，以进一步提升其中碳纳米管分布的致密度。
进一步的，至少可选用辊对棍热压、平面压机热压中的任意一种或两种方式的组合对所述的碳纳米管聚集体进行热压处理。
其中，所述热压处理采用的温度可以优选为室温～300℃，压力可以优选为2～50Mpa。
在一些较佳实施方案中，所述的制备方法还可包括：在至少一个所述碳纳米管聚集体中的至少一根碳纳米管上覆盖石墨烯。
进一步的，所述的制备方法还可包括：在所述碳纳米管聚集体的形成过程中或在所述碳纳米管聚集体形成后，至少选用包覆、浸润、浸泡、喷涂中的任意一种方式使石墨烯与构成所述碳纳米管聚集体的多根碳纳米管结合。
本申请实施例的一个方面提供了一种碳纳米管聚集体于制备防刺复合材料中的用途。
进一步的，所述防刺复合材料包括：
至少一碳纳米管聚集体，包含由多根碳纳米管紧密聚集形成的碳纳米管膜；以及，
柔性基布，其至少一侧表面上固定覆设有至少一所述的碳纳米管膜。
此处的“紧密聚集”的定义如前文所述。例如，作为可行的方案之一，所述碳纳米管聚集体也可包括密集排布的多根取向的碳纳米管，例如可以由超顺排的碳纳米管阵列组成所述的碳纳米管膜。
在一些实施方案中，所述碳纳米管聚集体中的多根碳纳米管交织形成碳纳米管膜。其中，交织的形式可以是有序或无序的。
在一些实施方案中，所述碳纳米管聚集体可以呈现为自支撑的碳纳米管膜。
在一些较为优选的实施方案中，所述碳纳米管聚集体包括多个取向排布的基础单元，其中每一基础单元包括由多根碳纳米管交织形成的二维面状结构。
进一步的，多个所述的基础单元在一个连续的面内密集排布且相互平行，使所述碳纳米管聚集体呈现宏观有序的形态，所述的连续的面为平面或曲面。
进一步的，所述基础单元中的多根碳纳米管无序交织，使所述碳纳米管聚集体呈现微观无序的形态。进一步的，所述基础单元中的多根碳纳米管无序交织，使所述碳纳米管聚集体呈现微观无序的形态。本案发明人意外的发现，具有此种宏观有序、微观无序的特殊结构的纳米碳抗冲击材料相较于具有其它碳纳米管聚集形式的纳米碳抗冲击材料，在抗冲击性能等方面呈现出更多的优势，其可能的原因在于，在具有该特殊结构的纳米碳抗冲击材料中，一方面因碳纳米管自身特有的结构使其可以吸收大量冲击能量，另一方面因为碳纳米管与碳纳米管之间具有致密的网络和丰富的界面，使其充分配合，从而使之呈现出优异的抗冲击性能。
在一些较佳实施方案中，多个碳纳米管连续体在所述的连续的面上连续聚集并经致密化处理后而形成多个所述的基础单元；所述碳纳米管连续体由多根碳纳米管无序交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构。
进一步的，所述碳纳米管连续体由化学气相沉积法，特别是浮动催化裂解法制备形成。在一些实施例中所述碳纳米管连续体是多根多根碳纳米管无序交织形成的、封闭或敞口的筒状，且具有一定的长度，其在沉积到一定的基材上，并经致密化处理后，可形成呈条形状的所述基础单元。
其中，所述碳纳米管连续体的生产工艺可如前文所述。
较为优选的，相邻两个基础单元的纵向周缘部之间为间隔一定距离、邻接或相互交叠的布置。进一步的，相邻两个基础单元之间的距离应当尽可能的小，以使相邻两个基础单元之间能更好的配合或者相互支持，从而进一步提升所述纳米碳抗冲击材料的可靠性和抗冲击强度。
在一些较佳实施方案中，所述碳纳米管聚集体的表面和/或内部还分布有石墨烯。
例如，至少一个所述碳纳米管聚集体中的至少一根碳纳米管上覆盖有石墨烯片。
或者，例如，至少一石墨烯片搭接在所述碳纳米管聚集体中的至少两根碳纳米管之间。
或者，例如，所述纳米碳抗冲击材料还包括多片石墨烯的聚集体，所述多片石墨烯的聚集体与至少一个所述的碳纳米管聚集体固定连接。
或者，例如，至少一个所述的碳纳米管聚集体和至少一个所述的多片石墨烯的聚集体呈现宏观二维面状结构，并且该至少一个所述的碳纳米管聚集体和该至少一个所述的多片石墨烯的聚集体层叠设置。
在前述实施方案中，通过将碳纳米管与石墨烯复合，还可利用石墨烯大片层的结构特征分散应力波，使抗冲击材料在单位面积受到的冲击能量降低，从而进一步提升防护效果。
在前述的各实施方案中，所述碳纳米管的管径可以为2～100nm，并可以选自单壁、双壁、多壁碳纳米管中的任意一种或者多种的组合。
较为优选的，所述碳纳米聚集体中碳纳米管的含量在99wt％以上。
在一些实施方案中，当所述碳纳米管聚集体为宏观二维面状结构，例如为自支撑的碳纳米管膜时，其应力≥10MPa，伸长率≥2％，在长度和宽度方向上的拉伸应力的差值的绝对值小于或等于在长度或宽度方向上的拉伸应力的20％，而在长度和宽度方向上的断裂伸长率的差值的绝对值小于或等于在长度或宽度方向上的断裂伸长率的10％。
较为优选的，所述碳纳米管膜的厚度≤所述柔性基布的厚度。
进一步的，所述的碳纳米管聚集体具有多孔结构，所述多孔结构所含孔洞的孔径为10nm～200nm，孔隙率为10％～60％。这种多孔结构的存在，既不会使所述碳纳米管聚集体的力学性能受到大的影响，还可使所述碳纳米管聚集体呈现出较好的透气性。
进一步的，所述的碳纳米管聚集体的厚度为1～100μm，优选为5～15μm。
进一步的，所述的碳纳米管聚集体的面密度为2～20g/m2，优选为5～10g/m2。
进一步的，所述的碳纳米管聚集体的拉伸强度在10MPa以上，模量在10GPa以上。
进一步的，所述的碳纳米管聚集体的拉伸强度在90Mpa以上，优选在200MPa以上，模量在30Gpa以上，优选在60GPa以上。
进一步的，所述的碳纳米管聚集体的耐受温度范围为液氮温度～500℃。
较为优选的，构成所述柔性基布的高性能纤维的强度≥2.0GPa，模量≥80GPa，伸长率为3～5％。
较为优选的，所述柔性基布选自无纬布，所述无纬布的面密度为35～180g/m2。
在一些实施方案中，所述基布包括超高分子量聚乙烯单向布或芳纶单向布。
在一些实施方案中，所述柔性基布与所述碳纳米管聚集体经热压结合。
在一些实施方案中，所述柔性基布与所述碳纳米管聚集体还经粘接剂粘合。其中所述粘结剂可选自PVA(聚乙烯醇)、硅类、聚乙烯类或聚氨酯类粘结剂等，且不限于此。
在一些实施方案中，所述碳纳米管聚集体和/或柔性基布表面附有树脂薄膜。其中，所述树脂薄膜的材质包括环氧、聚乙烯类或聚酯类化合物等，例如PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PPS(聚苯硫醚)或PVB(聚乙烯醇缩丁醛)，且不限于此。
本申请实施例的另一个方面提供了一种防刺结构，其包含层叠设置的多个子单元，其中每一子单元包含所述的防刺复合材料。
较为优选的，所述防刺结构包括N个子单元，N为4的整数倍。
在一些实施方案中，在相邻两个子单元中，一个子单元内的碳纳米管聚集体的基础单元沿第一方向取向排布，另一个子单元内的碳纳米管聚集体的基础单元沿第二方向取向排布，该第一方向和第二方向之间形成0°～180°的夹角，例如优选成45°～135°的夹角。
本申请实施例的再一个方面提供的一种制备所述防刺复合材料的方法包括：
使多个碳纳米管连续体在一个连续的平面或曲面上连续聚集并经致密化处理后而形成多个取向的基础单元，该多个基础单元密集排布而形成呈膜状的碳纳米管聚集体，其中所述的碳纳米管连续体由多根碳纳米管无序交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构；
使所述的碳纳米管聚集体固定覆设在柔性基布表面，形成所述的防刺复合材料。
本申请实施例的再一个方面提供了一种防刺复合材料的制备方法，其包括：使多个碳纳米管连续体在柔性基布表面连续聚集并经致密化处理后而形成多个取向的基础单元，该多个基础单元密集排布而形成呈膜状的碳纳米管聚集体，从而形成所述的防刺复合材料；其中，所述的碳纳米管连续体由多根碳纳米管无序交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构。
在一些实施方案中，所述碳纳米管连续体由浮动催化裂解法制备形成，其具体如前文所述。
在一些实施方案中，所述的制备方法还包括：对柔性基布及与柔性基布结合的碳纳米管聚集体进行热压处理。
在一些实施方案中，所述热压处理的条件包括：温度为室温～140℃，压力为1～30MPa，时间为1min以上。
例如，所述的热压处理包括：
第一阶段：温度为110～120℃，压力为1～4MPa，时间为10～30min；
第二阶段：所述的热压处理包括：温度为120～140℃，压力为15～30MPa，时间为1～3min。
在一些实施方案中，所述的热压处理包括：温度为室温，压力为1～30MPa，时间为1～30min。
本申请的前述实施例提供的防刺复合材料具有质量轻薄、防刺性能优异、适合批量化制备的特点。
本申请实施例的另一个方面提供了碳纳米管聚集体于制备防弹复合材料中的用途，所述碳纳米管聚集体包含由多根碳纳米管紧密聚集形成的宏观二维面状结构。
进一步的，所述防弹复合材料包括：
至少一碳纳米管聚集体，包含由多根碳纳米管紧密聚集形成的宏观二维面状结构；以及，
织物，其至少一侧表面上覆设有至少一所述的碳纳米管聚集体。
在一些实施方案中，所述碳纳米管聚集体包括由多根碳纳米管交织形成的二维面状结构。其中，交织的形式可以是有序或无序的。
在一些较为优选的实施方案中，所述碳纳米管聚集体包括多个取向排布的基础单元，其中每一基础单元包括由多根碳纳米管交织形成的二维面状结构。
进一步的，多个所述的基础单元在一个连续的面内密集排布且相互平行，使所述碳纳米管聚集体呈现宏观有序的形态。
前述的连续的面可以是由一些基体提供，例如可以是压辊的弧形接收面、聚合物薄膜、织物等等，但不限于此。因此，所述的连续的面可以为平面或曲面。
进一步的，所述基础单元中的多根碳纳米管无序交织，使所述碳纳米管聚集体呈现微观无序的形态。本案发明人意外的发现，具有此种宏观有序、微观无序的特殊结构的碳纳米管聚集体相较于具有其它碳纳米管聚集形式的防弹材料，在防弹性能等方面呈现出更多的优势，其可能的原因在于，在具有该特殊结构的碳纳米管聚集体中，一方面因碳纳米管自身特有的结构使其可以吸收大量冲击能量，另一方面因为碳纳米管与碳纳米管之间具有致密的网络和丰富的界面，使其充分配合，从而使之呈现出优异的防弹性能。
在一些较为优选的实施方案中，多个碳纳米管连续体在所述的连续的面上连续聚集并经致密化处理后而形成多个所述的基础单元。
其中，所述碳纳米管连续体由多根碳纳米管无序交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构。
进一步的，所述碳纳米管连续体由浮动催化裂解法制备形成。
其中，一些典型的所述碳纳米管连续体是多根多根碳纳米管无序交织形成的、封闭或敞口的筒状，且具有一定的长度，其在沉积到一定的基材上，并经致密化处理后，可形成呈条形状的所述基础单元。
更为具体的，所述碳纳米管连续体的生产工艺可以参考现有的一些文献，例如：可以通过催化剂高温裂解，通入碳源气体生长得到单层或者多层的碳纳米管连续体，继而将这种连续体在连续的平面或曲面(即前述的连续的面)内聚集而形成所述的碳纳米管聚集体，所述碳纳米管聚集体可以为自支撑或非自支撑的碳纳米管薄膜。
进一步的，所述碳纳米管连续体的生产工艺也可如前文所述。
较为优选的，相邻两个基础单元的纵向周缘部之间为间隔一定距离、邻接或相互交叠的布置。进一步的，相邻两个基础单元之间的距离应当尽可能的小，以使相邻两个基础单元之间能更好的配合或者相互支持，从而进一步提升所述纳米碳抗冲击材料的可靠性和抗冲击强度。
在一些实施例中，可以藉由前述工艺制备连续的碳纳米管连续体，再经过卷绕收集的方式得到厚度可控(优选>10nm)的所述碳纳米管聚集体(碳纳米管薄膜)，此类碳纳米管薄膜呈现出宏观有序(宏观上具有较好的取向度)、微观无序(碳纳米管之间在同一个面内任意搭接)的特征，其厚度可控，从纳米级到微米到毫米级。
在一些实施方案中，当所述的碳纳米管连续体可以为层叠设置的两个以上，其中相邻设置的两个所述碳纳米管聚集体之间可通过冷压、热压等方式直接结合。其中，因碳纳米管具有大比表面积的特性，可使得各碳纳米管聚集体结合牢固，并提高其环境耐候性，且可避免因采用粘结剂等带来的一些问题。
进一步的，在一些实施方案中，相邻设置的两个所述碳纳米管聚集体之间也可设有粘结材料层。
进一步的，在一些实施方案中，相邻设置的两个所述碳纳米管聚集体之间还可设有剪切增稠液。
在一些较佳实施方案中，所述碳纳米管聚集体的表面和/或内部还分布有石墨烯。
例如，至少一个所述碳纳米管聚集体中的至少一根碳纳米管上覆盖有石墨烯片。
或者，例如，至少一石墨烯片搭接在所述碳纳米管聚集体中的至少两根碳纳米管之间。
或者，例如，所述纳米碳抗冲击材料还包括多片石墨烯的聚集体，所述多片石墨烯的聚集体与至少一个所述的碳纳米管聚集体固定连接。
或者，例如，至少一个所述的碳纳米管聚集体和至少一个所述的多片石墨烯的聚集体呈现宏观二维面状结构，并且该至少一个所述的碳纳米管聚集体和该至少一个所述的多片石墨烯的聚集体层叠设置。
在前述实施方案中，通过将碳纳米管与石墨烯复合，还可利用石墨烯大片层的结构特征分散应力波，使抗冲击材料在单位面积受到的冲击能量降低，从而进一步提升防护效果。
在一些实施方案中，所述碳纳米管连续体的厚度为1～100μm，优选为5～15μm。
进一步的，所述碳纳米管连续体的面密度为2～20g/m2，优选为5～10g/m2。
进一步的，所述碳纳米管连续体的拉伸强度在10MPa以上，优选在90Mpa以上，尤其优选在200MPa以上，模量在10GPa以上，优选在30Gpa以上，尤其优选在60GPa以上。
进一步的，所述碳纳米管连续体的耐受温度范围为液氮温度～500℃。
在一些较为优选的实施方案中，所述碳纳米管聚集体为碳纳米管膜，并且所述碳纳米管膜在其基本单元的取向方向上的强度为50MPa～12GPa，优选为120MPa～1GPa，而在垂直于该取向方向上的强度为30MPa～10GPa，优选为60MPa～800MPa。
在前述的各实施方案中，所述碳纳米管的管径可以为2nm～100nm，并可以选自单壁、双壁、多壁碳纳米管中的任意一种或者多种的组合。
在一些实施方案中，所述的碳纳米管聚集体具有多孔结构，所述多孔结构所含孔洞的孔径为10nm～200nm，孔隙率为10％～60％。这种多孔结构的存在，既不会使所述碳纳米管聚集体的力学性能受到大的影响，还可使所述碳纳米管聚集体呈现出较好的透气性。
在一些实施方案中，构成所述织物的单丝的拉伸强度在22CN/dtex以上，优选在35CN/dtex以上。
在一些较为优选的实施方案中，所述织物选自高性能纤维织物，所述高性能纤维织物包括无纬布和/或交织布。
其中，构成所述高性能纤维织物的高性能纤维包括超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维和聚对苯撑苯并双恶唑纤维中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
较为优选的，所述高性能纤维织物的面密度为35～220g/m2，尤其优选为120～160g/m2。
在一些实施方案中，所述的防弹复合材料包括层叠设置的至少两层织物和/或层叠设置的至少两个所述的碳纳米管聚集体，所述的碳纳米管聚集体为膜状。
进一步的，其中相邻的两层织物之间分布有至少一所述的碳纳米管聚集体；和/或，其中相邻的两个所述的碳纳米管聚集体之间分布有至少一层所述的织物。
在一些实施方案中，相邻的两层织物均为无纬布，并且其中一层织物的经线取向方向与另一层织物的经线取向方向之间成0～180°的夹角，例如可以是45°～135°中的合适角度。
在一些实施方案中，分布在相邻的两层织物之间的至少一碳纳米管聚集体中的基本单元的取向方向与其中至少一织物中经线的取向方向相同，所述织物为无纬布。
在一些实施方案中，其中至少一织物的相背的两侧表面均结合有所述的碳纳米管聚集体。
在一些实施方案中，其中一织物为交织布，且分布在该织物两侧的两个呈膜状的所述碳纳米管聚集体的结构对称。
在一些较为具体的实施案例中，若以高性能纤维织物作为一个结构单元A，碳纳米管聚集体(特别是碳纳米管薄膜)作为结构单元B，则：
1、高性能纤维织物为无纬布
A的特征：可由前述的无纬布通过0/90(相邻两层无纬布中的经线取向相互垂直，因此可将其中一个无纬布A0的经线取向设为0°，另一个无纬布A90的经线取向设为90°，简写为0/90)交替层叠组成；
B的特征：两个以上碳纳米管聚集体层叠(其中两个碳纳米管聚集体的基本单元取向相互垂直，因此可将其中一个碳纳米管聚集体B0的基本单元取向设为0°，另一个碳纳米管聚集体B90的基本单元取向设为90°)；
其中，B以>1层的方式插入到A中，插入方式：A与B取向方向相同(A中任一无纬布的经线的取向与B中任一碳纳米管聚集体中基本单元的取向相同)；
或者，其中B以≥1层复合，可在A0、A90的一侧表面或者双侧表面或者A的一侧表面或者双侧表面。
2、高性能纤维织物为交织布
B(定义如前)以>1层的方式插入到A(可由两层交织布层叠组成)中，或者，A(一层交织布)插入到B中。
其中A的上、下表面存在的B要结构对称。例如，可形成B0AB90B90AB0(依次层叠),B0B90AB90B0的单元结构。
在一些实施方案中，所述碳纳米管聚集体与所述织物之间经真空处理、冷压或热压处理而紧密贴合。
在一些实施方案中，所述碳纳米管聚集体与所述织物之间还通过粘结剂结合。
在一些实施方案中，所述碳纳米管聚集体表面分布有第一粘结剂分子，和/或，所述织物的用以与所述碳纳米管聚集体配合的表面上分布有第二粘结剂分子；所述第一粘结剂分子与第二粘结剂分子相同或不相同。
本申请实施例的另一个方面提供的一种制备所述防弹复合材料的方法包括：
使多个碳纳米管连续体在一个连续的面上连续聚集并经致密化处理后而形成多个取向的基础单元，该多个基础单元密集排布而形成具有宏观二维面状结构的碳纳米管聚集体，其中所述的碳纳米管连续体由多根碳纳米管无序交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构；
将所述的碳纳米管聚集体与织物的表面固定贴合，形成所述的防弹复合材料。
优选的，参阅前文所述，所述碳纳米管连续体由浮动催化裂解法制备形成。
进一步的，所述的连续的面为平面或曲面。
进一步的，所述的制备方法还可包括：使用或者不使用粘结剂和/或溶剂而完成所述的致密化处理。其中，所述粘结剂可选自前文列举的那些，但不限于此。所述溶剂可以选自水、有机溶剂(例如乙醇等)或一些含无机物或有机物的溶液。
在一些实施方案中，所述的制备方法还可包括：对所述的碳纳米管聚集体进行热压处理，以进一步提升其中碳纳米管分布的致密度。
进一步的，至少可选用辊对棍热压、平面压机热压中的任意一种或两种方式的组合对所述的碳纳米管聚集体进行热压处理。
其中，所述热压处理采用的温度可以优选为室温～300℃，压力可以优选为2～50Mpa。
在一些较佳实施方案中，所述的制备方法还可包括：在至少一个所述碳纳米管聚集体中的至少一根碳纳米管上覆盖石墨烯。
进一步的，所述的制备方法还可包括：在所述碳纳米管聚集体的形成过程中或在所述碳纳米管聚集体形成后，至少选用包覆、浸润、浸泡、喷涂中的任意一种方式使石墨烯与构成所述碳纳米管聚集体的多根碳纳米管结合。
在一些实施方案中，所述的制备方法包括：
将至少两层织物层叠设置形成一基本结构单元；
以及，在所述基本结构单元的至少一侧表面覆设至少一个所述的碳纳米管聚集体，和/或，在所述基本结构单元内嵌入至少一个所述的碳纳米管聚集体。
在一些实施方案中，所述织物为无纬布，至少一碳纳米管聚集体中的基本单元的取向方向与至少一织物中经线的取向方向相同。
在一些实施方案中，所述织物为交织布，且覆设在所述基本结构单元的相背的两侧表面的两个碳纳米管聚集体的结构对称。
在一些实施方案中，所述的制备方法包括：在所述碳纳米管聚集体与织物的表面之间设置粘结剂，从而使所述碳纳米管聚集体与织物粘接。
其中，所述高性能纤维织物表面可以有一定的粘结剂分子C。
其中，所述碳纳米管聚集体表面可以有或者没有粘结剂分子D。
其中，所述粘结剂分子C与D可以是同种或者不同种粘结剂分子种类，但是两者结合不可降低其中任何一种的使用性能。
在一些实施方案中，所述的制备方法包括：至少选用真空处理、热压、冷压中的任一种方式除去所述织物与所述碳纳米管聚集体之间的空气，而使所述碳纳米管聚集体与织物紧密贴合。
本申请的前述实施例的防弹复合材料具有密度小、质量轻薄、柔性好、环境耐候性好，防弹性能优异、适合批量化制备等特点。
为了进一步理解本申请，下面将结合若干实施例及附图对本申请进行详细说明。但是，应当理解，本领域技术人员可以借鉴本说明书的内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本申请。本申请的应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本申请内容、精神和范围内对本文所述的应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本申请技术。
实施例1：本实施例涉及的一种纳米碳抗冲击材料的制备工艺包括如下步骤：
1)依靠碳纳米管之间的范德华力作用，将从高温炉中生长的筒状中空碳纳米管连续体(参考《science》，2004年，304期，p276)，在空气的浮力作用下，不断地缠绕在圆柱形卧式滚筒上，滚筒在自转的同时，可延轴向往复移动，移动距离为滚筒的长度，累计连续收集一定时间后，在得到的连续碳纳米管聚集体表面使用乙醇喷洒，同时使用圆柱钢辊进行加压(参阅图1)，压力约4MPa。待室温下溶剂挥发后，从支撑圆辊上取下，形成自支撑纳米碳薄膜(形貌可参阅图2-图4)，其厚度约7μm、面密度约3g/m2。
2)再请参阅图1所示，将步骤1)得到的自支撑纳米碳薄膜使用压机压制处理，以进一步提高薄膜的密度，采用的压力为15MPa，温度约90℃，时间约2h，最终获得所述的纳米碳抗冲击材料的平均厚度约5um、平均面密度约3g/m2，平均拉伸强度约800MPa、平均模量约120GPa，平均断裂伸长率约9％。
实施例2：本实施例涉及的一种纳米碳抗冲击材料的制备工艺包括如下步骤：
1)参照实施例1的碳纳米管制备工艺，依靠碳纳米管之间的范德华力作用，将从高温炉中生长的筒状中空碳纳米管连续体(参考前文的较为典型的案例中述及的碳纳米管连续体的制备工艺)，在空气的浮力作用下，不断地缠绕在圆柱形卧式滚筒上，滚筒在自转的同时，可延轴向往复移动，移动距离为滚筒的长度，累计连续收集一定时间后，在得到的连续碳纳米管聚集体表面使用石墨烯醇溶液(浓度约0.1wt％～5wt％，其中的醇溶剂可以为丙醇、乙醇、乙二醇等，亦可以是醇与水的混合溶剂)喷洒，同时，使用圆柱钢辊进行加压(参阅图1)，压力为4MPa。待室温下溶剂挥发后，从支撑圆辊上取下，形成自支撑的纳米碳薄膜，其厚度约12μm，面密度约6.5g/m2。
2)将步骤1)得到的纳米碳薄膜使用压机压制处理，进一步提高薄膜的密度，压力约2MPa，温度约90℃，时间约4小时，最终获得的纳米碳抗冲击材料的平均厚度约10μm、平均面密度约6.5g/m2，平均拉伸强度约1200MPa、平均模量约140GPa，平均断裂伸长率约7％。
实施例3：本实施例涉及的一种纳米碳抗冲击材料的制备工艺包括如下步骤：
1)参照实施例1的碳纳米管制备工艺，依靠碳纳米管之间的范德华力作用，将从高温炉中生长的筒状中空碳纳米管连续体(参照实施例1～2)，在空气的浮力作用下，不断地缠绕在圆柱形卧式滚筒上，滚筒在自转的同时，可延轴向往复移动，，累计连续收集一定时间后，在得到的连续碳纳米管聚集体表面使用石墨烯聚氨酯溶液(浓度约0.1wt％～5wt％)喷洒，同时使用圆柱钢辊进行加压，压力为4MPa。待室温下溶剂挥发后，从支撑圆辊上取下形成自支撑的纳米碳薄膜，其厚度约17μm，面密度约8g/m2。
2)将步骤1)得到的纳米碳薄膜使用压机压制处理，进一步提高薄膜的密度，压力约90MPa，温度约110℃，时间约2小时，最终获得的纳米碳抗冲击材料的平均厚度约13μm、平均面密度约8g/m2，平均拉伸强度约600MPa、平均模量约80GPa，平均断裂伸长率约12％。
实施例4：本实施例涉及的一种纳米碳抗冲击材料的制备工艺包括如下步骤：
1)碳源气体在金属催化剂(参照实施例2)的作用下，高温条件生长连续碳纳米管连续体，将所获的连续体在二维平面内不断聚集并且平行排列形成碳纳米管薄膜，其中的碳纳米管包括单壁、双壁、多壁其中的一种或者两种及以上，管径在2～100nm之间，碳管之间依靠范德华力结合，形成的碳纳米管薄膜的厚度约5～15um、面密度约3～7g/m2。
2)将步骤1)得到的碳纳米管薄膜使用压机压制处理，进一步提高薄膜的密度，室温下压制，压力约120MPa，时间约1小时，最终所获薄膜的平均拉伸强度约300MPa、平均模量约130GPa，平均断裂伸长率约12％。
实施例5：本实施例涉及的一种纳米碳抗冲击材料的制备工艺包括如下步骤：
通过碳源气体高温裂解形成碳纳米管连续体(参照实施例2)，经平面卷绕聚集体 形成薄膜材料，该薄膜材料的平均厚度约22μm、平均面密度约6.5g/m2、平均拉伸强度约3～50MPa、平均模量约15GPa，平均断裂伸长率约25％。
实施例6：
取实施例1所获的一个纳米碳抗冲击材料作为一个基本单元，取4个基本单元层叠，顶层上碳纳米管聚集体的取向角度定为0°、第二层上碳纳米管聚集体的取向角度定为90°(即与顶层碳纳米管聚集体的取向垂直)、第三层上碳纳米管聚集体的取向角度定为0°(即与顶层碳纳米管聚集体的取向相同)、底层上碳纳米管聚集体的取向角度定为90°(即与顶层碳纳米管聚集体的取向垂直)，再进行压制，形成的结构定义为A[0/90/0/90])。参照相似的方式，另取4个基本单元层叠构建形成B[0/45/90/135]。
将400层以上纳米碳膜按照A/B/A/B的方式叠合，再进行压制，形成具有复合结构的纳米碳抗冲击材料。
前述的A、B结构层中的相邻基本单元与基本单元之间，以及相邻A、B结构层之间使用聚氨酯粘结剂粘接。
实施例7：参照实施例6的方案，取实施例2所获的一个纳米碳抗冲击材料作为一个基本单元，构建A[0/90/0/90]、B[0/45/90/135]结构层(参考图5a-图5b)，之后构建形成具有复合结构的纳米碳抗冲击材料。
实施例8：参照实施例6的方案，取实施例3所获的一个纳米碳抗冲击材料作为一个基本单元，构建形成具有复合结构的纳米碳抗冲击材料。
参阅下表1示出了实施例6-实施例8所获具有复合结构的纳米碳抗冲击材料的性能测试结果。
实施例9：取市售的碳纳米管粉体，利用过滤法制备形成巴基纸状碳纳米管膜，其厚度约40μm，面密度约12g/m2、拉伸强度约10MPa、模量约2GPa，断裂伸长率约3％。
实施例10：取可纺丝碳纳米管阵列拉制形成超顺排碳纳米管薄膜，其厚度约7μm，面密度约6g/m2、拉伸强度约400MPa、模量约45GPa，断裂伸长率约3％。
实施例11：
1)碳纳米管薄膜的制备：碳源气体在金属催化剂的作用下，高温条件生长的连续碳纳米管连续体(参考《science》，2004年，304期，p276)，将连续体在二维平面内不断聚集并且平行排列形成碳纳米管薄膜，其中的碳纳米管包括单壁、双壁、多壁其中的一种或者两种及以上，管径在2-100nm之间，碳管之间依靠范德华力结合，之后使用压机压制处理碳纳米管薄膜(该过程亦可参阅图1)，以进一步提高薄膜的密度，采用的压力为15MPa，温度约90℃，时间约2h，最终所获碳纳米管薄膜(形貌与图2-图4所示的相似)的平均面密度约5g/m2、平均拉伸强度约300MPa、平均模量约60Gpa、平均断裂伸长约10％
2)超高分子量聚乙烯单向布：将表面浸胶的超高分子量聚乙烯纤维(拉伸强度约22CN/dtex)在平面内平行排列形成单向布，单向布的面密度约40g/m2。
3)将1层步骤1)所获碳纳米管薄膜与1层超高分子量聚乙烯单向布热压复合得到为一个子单元，热压处理方法包括：
第一阶段：温度为110℃，压力2MPa，时间：10min；
第二阶段：温度为130℃，压力25MPa，时间：1min，之后自然冷却。
4)将步骤3)得到的4个子单元按照0/90/45/-45(第一个子单元中单向布经线取向设为0°，第二个子单元中单向布经线取向设为90°，第三个子单元中单向布经线取向设为45°，第四个子单元中单向布经线取向设为-45°，简写为0/90/45/-45)堆叠为一个结构层；
5)将30个结构层堆叠形成防刺结构，进行动态穿刺实验。
实施例12：
1)碳纳米管薄膜的制备：碳源气体在金属催化剂的作用下，高温条件生长的连续碳纳米管连续体(参考前述的典型实施方案)，将连续体在二维平面内不断聚集并且平行排列形成碳纳米管薄膜，其中的碳纳米管包括单壁、双壁、多壁其中的一种或者两种及以上，管径在2-100nm之间，碳管之间依靠范德华力结合，之后使用压机压制处理碳纳米管薄膜，以进一步提高薄膜的密度，采用的压力约2MPa，温度约90℃，时间约4小时，最终所获碳纳米管薄膜的平均面密度约5.5g/m2、平均拉伸强度约200MPa、平均模量约45Gpa、平均断裂伸长约18％。
2)芳纶纤维单向布：将表面浸胶的芳纶纤维(拉伸强度约22CN/dtex)在平面内平行排列形成单向布，单向布的面密度约110g/m2。
3)将1层步骤1)所获碳纳米管薄膜与1层芳纶纤维单向布热压复合得到为一个子单元，热压处理方法包括：
第一阶段：温度为110℃，压力2MPa，时间：10min；
第二阶段：温度为130℃，压力25MPa，时间：1min，之后自然冷却。
4)将步骤3)得到的4个子单元按照0/90/45/-45(第一个子单元中单向布经线取向设为0°，第二个子单元中单向布经线取向设为90°，第三个子单元中单向布经线取向设为45°，第四个子单元中单向布经线取向设为-45°，简写为0/90/45/-45)堆叠为一个结构层；
5)将30个结构层堆叠形成防刺结构，进行动态穿刺实验。
实施例13：
1)碳纳米管薄膜的制备：碳源气体在金属催化剂的作用下，高温条件生长的连续碳纳米管连续体(参照实施例12)，将连续体在二维平面内不断聚集并且平行排列形成碳纳米管薄膜，其中的碳纳米管包括单壁、双壁、多壁其中的一种或者两种及以上，管径在2-100nm之间，碳管之间依靠范德华力结合，之后使用压机压制处理，进一步提高薄膜的密度，室温 下压制，压力约120MPa，时间约1小时，最终所获薄膜的平均面密度约5g/m2、平均拉伸强度约200MPa、平均模量约45Gpa、平均断裂伸长约18％。
2)超高分子量聚乙烯单向布：将表面浸胶的超高分子量聚乙烯纤维在平面内平行排列形成单向布，单向布的面密度为40g/m2。
3)将1层步骤1)所获碳纳米管薄膜与1层聚乙烯单向布热压复合得到为一个子单元，热压处理方法包括：
第一阶段：温度为110℃，压力2MPa，时间：10min；
第二阶段：温度为130℃，压力25MPa，时间：1min，之后自然冷却。
4)将步骤3)得到的4个子单元按照0/45/90/-45堆叠为一结构层；
5)将10个结构层堆叠形成防刺结构，进行动态穿刺实验。
对比例1：采用实施例11中的超高分子量聚乙烯共10个单元堆叠做动态试验。
对比例2：采用实施例12中的芳纶共8个单元堆叠作动态试验。
实施例14：取市售的碳纳米管粉体，利用过滤法制备形成巴基纸状碳纳米管膜，其厚度约40um，面密度约12g/m2、拉伸强度约10MPa、模量约2GPa，断裂伸长率约3％。再以所述巴基纸状碳纳米管膜替换实施例11中的碳纳米管薄膜，并参照实施例11的方案，将所述巴基纸状碳纳米管膜与超高分子量聚乙烯单向布结合形成防刺复合材料，其平均面密度约170g/m2，最大穿刺深度约50cm。
实施例15：取可纺丝碳纳米管阵列拉制形成超顺排碳纳米管薄膜，其厚度约7μm，面密度约6g/m2、拉伸强度约400MPa、模量约45GPa，断裂伸长率约3％。再以所述超顺排碳纳米管薄膜替换实施例12中的碳纳米管薄膜，并参照实施例12的方案，将所述超顺排碳纳米管薄膜与芳纶纤维单向布结合形成防刺复合材料，其平均面密度约115g/m2，最大穿刺深度约18cm。最大载荷约850N。
实施例16：
1)依靠碳纳米管之间的范德华力作用，将从高温炉中生长的筒状中空碳纳米管连续体(参考《science》，2004年，304期，p276)，在空气的浮力作用下，不断地缠绕在圆柱形卧式滚筒上，滚筒在自转的同时，可延轴向往复移动，移动距离为滚筒的长度，累计连续收集一定时间后，在得到的连续碳纳米管聚集体表面使用乙醇喷洒，同时使用圆柱钢辊进行加压(该过程亦可参阅图1)，压力约4MPa。待室温下溶剂挥发后，从支撑圆辊上取下，形成自支撑纳米碳薄膜，之后使用压机压制处理，以进一步提高薄膜的密度，采用的压力为15MPa，温度约90℃，时间约2h，最终所获碳纳米管薄膜(形貌与图2-图4所示相似)的平均面密度约5.5g/m2、平均拉伸强度约300MPa、平均模量约60Gpa、平均断裂伸长约10％，标记为M。
2)超高分子量聚乙烯无纬布：一层由4个单向布按照0/90/0/90(定义同前文所述)堆叠形成，其面密度为约120g/m2，标记为P。
3)结构设计：上、下两侧均为12个P层叠的结构，中间为60个M层叠的结构，标记为12P/60M/12P。
4)冷压处理：压力8MPa，时间30min，获得防弹复合材料，其性能测试数据参阅表3。
实施例17：
1)参照实施例16的碳纳米管制备工艺，依靠碳纳米管之间的范德华力作用，将从高温炉中生长的筒状中空碳纳米管连续体(参考前文的较为典型的案例中述及的碳纳米管连续体的制备工艺)，在空气的浮力作用下，不断地缠绕在圆柱形卧式滚筒上，滚筒在自转的同时，可延轴向往复移动，移动距离为滚筒的长度，累计连续收集一定时间后，在得到的连续碳纳米管聚集体表面使用石墨烯醇溶液(浓度约0.1wt％～5wt％，其中的醇溶剂可以为丙醇、乙醇、乙二醇等，亦可以是醇与水的混合溶剂)喷洒，同时，使用圆柱钢辊进行加压(亦可参阅图1)，压力为4MPa。待室温下溶剂挥发后，从支撑圆辊上取下，形成自支撑的纳米碳薄膜，之后使用压机压制处理，进一步提高薄膜的密度，压力约2MPa，温度约90℃，时间约4小时，最终所获碳纳米管膜的平均面密度约5.5g/m2，平均拉伸强度约450MPa、平均模量约90GPa，平均断裂伸长率约7％，标记为M。
2)超高分子量聚乙烯无纬布：一层由4个单向布按照0/90/0/90(定义同前文所述)堆叠形成，其面密度为约120g/m2，标记为P。
3)结构设计：上、下两侧分别为7、17个P层叠的结构，中间为60个M层叠的结构，标记为7P/60M/17P。
4)冷压处理：压力8MPa，时间30min，获得防弹复合材料，其性能测试数据参阅表3。
实施例18：
1)碳源气体在金属催化剂(参照实施例17)的作用下，高温条件生长连续碳纳米管连续体，将所获的连续体在二维平面内不断聚集并且平行排列形成碳纳米管薄膜，其中的碳纳米管包括单壁、双壁、多壁碳纳米管中的一种或者两种及以上，管径在2～100nm之间，碳管之间依靠范德华力结合，经平面卷绕形成碳纳米管薄膜，之后使用压机压制处理，进一步提高薄膜的密度，室温下压制，压力约10MPa，时间约1小时，最终所获薄膜的平均面密度约5.5g/m2，平均拉伸强度约200MPa，平均模量约45GPa，平均断裂伸长率约18％，标记为M。
2)超高分子量聚乙烯无纬布：一层由4个单向布按照0/90/0/90堆叠形成。面密度 为：120g/m2，标记为P。
3)结构设计：上、下两侧均为17个、7个P层叠的结构，中间为60个M层叠的结构，标记为17P/60M/7P。
4)冷压处理：压力8MPa，时间30min，获得防弹复合材料，其性能测试数据参阅表3。
实施例19：
1)碳纳米管是通过碳源气体高温裂解形成连续体，经平面卷绕聚集体薄膜材料，面密度：5.5g/m2,拉伸强度：200MPa，模量45GPa，断裂伸长：18％。标记为F。
2)超高分子量聚乙烯无纬布：一层由4个单向布按照0/90/0/90堆叠形成。面密度为：120g/m2，标记为P。
3)结构设计：1个P与2个M层叠形成一个结构单元，24个结构单元层叠，标记为【1P/2M】24。
4)冷压处理：压力8MPa，时间30min，获得防弹复合材料，其性能测试数据参阅表3。
对比例3：超高分子量聚乙烯无纬布：一层由4个单向布按照0/90/0/90堆叠形成。面密度为：120g/m2，标记为P，24个P堆叠，形成的防弹复合材料的性能测试数据参阅表3。
实施例20：取市售的碳纳米管粉体，利用过滤法制备形成巴基纸状碳纳米管膜，其厚度约40um，面密度约12g/m2、拉伸强度约10MPa、模量约2GPa，断裂伸长率约3％。再参照实施例16的方案，将所述巴基纸状碳纳米管膜与超高分子量聚乙烯无纬布结合形成防弹复合材料，其平均面密度约125g/m2，穿透层数约9，V50值为约510m/s，凹陷深度为约22mm。
实施例21：取可纺丝碳纳米管阵列拉制形成超顺排碳纳米管薄膜，其厚度约7μm，面密度约6g/m2、拉伸强度约400MPa、模量约45GPa，断裂伸长率约3％。再参照实施例17的方案，将所述超顺排碳纳米管薄膜与超高分子量聚乙烯无纬布结合形成防弹复合材料，其平均面密度约126g/m2，穿透层数约10，V50值为约520m/s，凹陷深度为约1mm。
表1
编号 V50(m/s) 厚度(mm) 刺穿深度(mm)
实施例6 420 6 11
实施例7 515 8 6
实施例8 540 8 0
注明：防弹标准GA141-2010警用防弹测试标准。防刺标准：GA-2008。
表2
  实施例11 实施例12 实施例13 对比例1 对比例2
纤维类型 UHMWPE 芳纶 UHMWPE UHMWPE 芳纶
薄膜面密度g/m2 5 5 5 -- --
复合材料面密度g/m2 6 6 6 6 6
堆叠角度 0/90/45/-45 0/90/45/-45 0/45/90/-45 0/90/45/-45 0/90/45/-45
最大穿刺深度(cm) 12 13 9 43 50
最大载荷(N) 935 900 961 604 581
表3：实施例1-4及对比例1产品的测试结果对比
  实施例16 实施例17 实施例18 实施例19 对比例3
面密度g/m2 3.2 3.2 3.2 3.2 3
穿透层数 9 7 7 8 /
V50值m/s 533 541 517 533 460
凹陷深度mm 19 19 22 21 20
需要说明的是，本申请的附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本申请的实施例。以及，本说明书中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
应当理解，以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (88)

  1. 碳纳米管聚集体于制备纳米碳抗冲击材料的用途，所述碳纳米管聚集体是具有至少一个连续的面的宏观结构，所述的至少一个连续的面内密集分布有多根碳纳米管，并且所述多根碳纳米管中的至少部分碳纳米管的至少局部片段在所述的至少一个连续的面内连续延伸。
  2. 根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述纳米碳抗冲击材料为防弹复合材料，所述防弹复合材料包括：
    至少一碳纳米管聚集体，包含由多根碳纳米管紧密聚集形成的宏观二维面状结构；以及，
    织物，其至少一侧表面上覆设有至少一所述的碳纳米管聚集体。
  3. 根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述碳纳米管聚集体包括由多根碳纳米管交织形成的二维面状结构。
  4. 根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述纳米碳抗冲击材料为防刺复合材料，并且所述防刺复合材料包括：
    至少一碳纳米管聚集体，包含由多根碳纳米管紧密聚集形成的碳纳米管膜；以及，
    柔性基布，其至少一侧表面上固定覆设有至少一所述的碳纳米管膜。
  5. 根据权利要求1-4中任一项所述的用途，其特征在于：所述碳纳米管聚集体中的多根碳纳米管交织形成碳纳米管膜。
  6. 根据权利要求1-4中任一项所述的用途，其特征在于包括：层叠设置的至少两个所述的碳纳米管聚集体，其中每一碳纳米管聚集体均呈现宏观二维面状结构。
  7. 根据权利要求1-4中任一项所述的用途，其特征在于：所述碳纳米管聚集体包括多个取向排布的基础单元，其中每一基础单元包括由多根碳纳米管交织形成的二维面状结构。
  8. 根据权利要求7所述的用途，其特征在于：在层叠设置的至少两个所述的碳纳米管聚集体中，至少一个所述的碳纳米管聚集体包含多个沿第一方向取向排布的基础单元，至少另一个所述的碳纳米管聚集体包含多个沿第二方向取向排布的基础单元，该第一方向与第二方向之间成0～180°的夹角，优选为45～135°。
  9. 根据权利要求7所述的用途，其特征在于：多个所述的基础单元在所述的至少一个连续的面内密集排布且相互平行，使所述碳纳米管聚集体呈现宏观有序的形态。
  10. 根据权利要求7所述的用途，其特征在于：所述基础单元中的多根碳纳米管无序交织，使所述碳纳米管聚集体呈现微观无序的形态。
  11. 根据权利要求7所述的用途，其特征在于：所述基础单元包括由碳纳米管连续体在所述的至少一个连续的面上沉积并经致密化处理后形成的二维面状结构，所述碳纳米管连续体 由多根碳纳米管交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构。
  12. 根据权利要求11所述的用途，其特征在于：所述碳纳米管连续体由浮动催化裂解法制备形成。
  13. 根据权利要求11所述的用途，其特征在于：多个所述的碳纳米管连续体在所述的至少一个连续的面上连续沉积并经致密化处理后而形成多个所述的基础单元。
  14. 根据权利要求7所述的用途，其特征在于：相邻两个基础单元的纵向周缘部之间为彼此间隔、邻接或相互交叠的布置。
  15. 根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述的至少一个连续的面为平面或曲面。
  16. 根据权利要求7所述的用途，其特征在于：其中相邻设置的两个所述碳纳米管聚集体之间直接结合；或者，其中相邻设置的两个所述碳纳米管聚集体之间还设有粘结材料层或剪切增稠液。
  17. 根据权利要求1-4、8-16中任一项所述的用途，其特征在于：所述碳纳米管聚集体的表面和/或内部还分布有石墨烯。
  18. 根据权利要求17所述的用途，其特征在于：至少一个所述碳纳米管聚集体中的至少一根碳纳米管上覆盖有石墨烯片。
  19. 根据权利要求17所述的用途，其特征在于：至少一石墨烯片搭接在所述碳纳米管聚集体中的至少两根碳纳米管之间。
  20. 根据权利要求17所述的用途，其特征在于：所述纳米碳抗冲击材料还包括多片石墨烯的聚集体，所述多片石墨烯的聚集体与至少一个所述的碳纳米管聚集体固定连接。
  21. 根据权利要求20所述的用途，其特征在于：至少一个所述的碳纳米管聚集体和至少一个所述的多片石墨烯的聚集体呈现宏观二维面状结构，并且该至少一个所述的碳纳米管聚集体和该至少一个所述的多片石墨烯的聚集体层叠设置。
  22. 根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述的碳纳米管聚集体具有多孔结构，所述多孔结构所含孔洞的孔径为10nm～200nm，孔隙率为10％～60％。
  23. 根据权利要求1所述的用途，其特征在于：至少一个所述的碳纳米管聚集体为自支撑碳纳米管膜。
  24. 根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述纳米碳抗冲击材料整体为软质膜状或片状结构。
  25. 根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述纳米碳抗冲击材料的厚度为1～100μm，优选为5～15μm。
  26. 根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述纳米碳抗冲击材料的面密度为2～20g/m2，优选为5～10g/m2。
  27. 根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述纳米碳抗冲击材料的拉伸强度在10MPa以上，优选在90Mpa以上，尤其优选在200MPa以上，模量在10GPa以上，优选在30Gpa以上，尤其优选在60GPa以上。
  28. 根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述纳米碳抗冲击材料的耐受温度范围为液氮温度～500℃。
  29. 根据权利要求1-4、8-16、18-28中任一项中任一项所述的用途，其特征在于：所述碳纳米管的管径为2～100nm。
  30. 根据权利要求1-4、8-16、18-28中任一项所述的用途，其特征在于：所述碳纳米聚集体中碳纳米管的含量在99wt％以上。
  31. 根据权利要求4所述的用途，其特征在于：所述碳纳米管膜的应力≥10MPa，伸长率≥2％，在长度和宽度方向上的拉伸应力的差值的绝对值小于或等于在长度或宽度方向上的拉伸应力的20％，而在长度和宽度方向上的断裂伸长率的差值的绝对值小于或等于在长度或宽度方向上的断裂伸长率的10％。
  32. 根据权利要求4所述的用途，其特征在于：所述碳纳米管膜的厚度≤所述柔性基布的厚度。
  33. 根据权利要求4所述的用途，其特征在于：构成所述柔性基布的高性能纤维的强度≥2.0GPa，模量≥80GPa，伸长率为3～5％。
  34. 根据权利要求4、32、33中任一项所述的用途，其特征在于：所述柔性基布选自无纬布，所述无纬布的面密度为35～180g/m2。
  35. 根据权利要求4、32、33中任一项所述的用途，其特征在于：所述柔性基布与所述碳纳米管聚集体经热压结合。
  36. 根据权利要求4、32、33中任一项所述的用途，其特征在于：所述柔性基布与所述碳纳米管聚集体还经粘接剂粘合，所述粘结剂包括PVA、硅类、聚乙烯类或聚氨酯类粘结剂.
  37. 根据权利要求4、32、33中任一项所述的用途，其特征在于：所述碳纳米管聚集体和/或柔性基布表面附有树脂薄膜，所述树脂薄膜的材质包括环氧、聚乙烯类或聚酯类化合物。
  38. 根据权利要求2所述的用途，其特征在于：所述碳纳米管聚集体为碳纳米管膜，并且所述碳纳米管膜在其基本单元的取向方向上的强度为50MPa～12GPa，优选为120MPa～1GPa，而在垂直于该取向方向上的强度为30MPa～10GPa，优选为60MPa～800MPa。
  39. 根据权利要求2所述的用途，其特征在于：构成所述织物的单丝的拉伸强度在22CN/dtex以上，优选在35CN/dtex以上。
  40. 根据权利要求2所述的用途，其特征在于：所述高性能纤维织物的面密度为35～220g/m2，优选为120～160g/m2。
  41. 根据权利要求2、39、40中任一项所述的用途，其特征在于：所述织物选自高性能纤维织物，所述高性能纤维织物包括无纬布和/或交织布；
    优选的，构成所述高性能纤维织物的高性能纤维包括超高分子量聚乙烯纤维、芳纶纤维和聚对苯撑苯并双恶唑纤维中的任意一种或两种以上的组合。
  42. 根据权利要求2所述的用途，其特征在于包括层叠设置的至少两层织物和/或层叠设置的至少两个所述的碳纳米管聚集体，所述的碳纳米管聚集体为膜状。
  43. 根据权利要求42所述的用途，其特征在于：其中相邻的两层织物之间分布有至少一所述的碳纳米管聚集体。
  44. 根据权利要求42所述的用途，其特征在于：其中相邻的两个所述的碳纳米管聚集体之间分布有至少一层所述的织物。
  45. 根据权利要求42所述的用途，其特征在于：其中相邻的两层织物均为无纬布，并且其中一层织物的经线取向方向与另一层织物的经线取向方向之间成0～180°的夹角，优选成45～135°的夹角。
  46. 根据权利要求42所述的用途，其特征在于：分布在相邻的两层织物之间的至少一碳纳米管聚集体中的基本单元的取向方向与其中至少一织物中经线的取向方向相同，所述织物为无纬布。
  47. 根据权利要求2、42-46中任一项所述的用途，其特征在于：其中至少一织物的相背的两侧表面均结合有所述的碳纳米管聚集体。
  48. 根据权利要求2、42-46中任一项所述的用途，其特征在于：其中一织物为交织布，且分布在该织物两侧的两个呈膜状的所述碳纳米管聚集体的结构对称。
  49. 根据权利要求2、42-46中任一项所述的用途，其特征在于：所述碳纳米管聚集体与所述织物之间经真空处理、冷压或热压处理而紧密贴合。
  50. 根据权利要求2、42-46中任一项所述的用途，其特征在于：所述碳纳米管聚集体与所述织物之间还通过粘结剂结合。
  51. 根据权利要求2、42-46中任一项所述的用途，其特征在于：所述碳纳米管聚集体表面分布有第一粘结剂分子。
  52. 根据权利要求2、42-46中任一项所述的用途，其特征在于：所述织物的用以与所述碳纳米管聚集体配合的表面上分布有第二粘结剂分子；所述第一粘结剂分子与第二粘结剂分子相同或不相同。
  53. 根据权利要求4所述的用途，其特征在于包括：采用所述的防刺复合材料制备防刺结构，所述防刺结构包含层叠设置的多个子单元，其中每一子单元包含所述的防刺复合材料。
  54. 根据权利要求53所述的用途，其特征在于：所述防刺结构包括N个子单元，N为4的整数倍。
  55. 根据权利要求53、54中任一项所述的用途，其特征在于：相邻两个子单元中，一个子单元内的碳纳米管聚集体的基础单元沿第一方向取向排布，另一个子单元内的碳纳米管聚集体的基础单元沿第二方向取向排布，该第一方向和第二方向之间形成0°～180°的夹角，优选成45°～135°的夹角。
  56. 一种纳米碳抗冲击材料的制备方法，其特征在于包括：提供多根碳纳米管，并使该多根碳纳米管紧密聚集而形成碳纳米管聚集体，所述碳纳米管聚集体是具有至少一个连续的面的宏观结构，所述多根碳纳米管中的至少部分碳纳米管的至少局部片段在所述的至少一个连续的面内连续延伸。
  57. 根据权利要求56所述的制备方法，其特征在于包括：利用碳纳米管之间的范德华力作用，使至少一个碳纳米管连续体在一个连续的面上聚集，再进行致密化处理，而形成碳纳米管聚集体；其中所述的碳纳米管连续体由多根碳纳米管交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构。
  58. 根据权利要求56、57中任一项所述的制备方法，其特征在于包括：使多个碳纳米管连续体在一个连续的面上连续聚集，再进行致密化处理，而形成包含多个取向排布的基础单元的碳纳米管聚集体，其中每一基础单元包含由至少一个所述的碳纳米管连续体形成的二维面状结构。
  59. 根据权利要求58所述的制备方法，其特征在于包括：使多个所述的基础单元在所述的一个连续的面内密集排布且相互平行，从而使所述碳纳米管聚集体呈现宏观有序的形态。
  60. 根据权利要求58所述的制备方法，其特征在于包括：使相邻两个基础单元的纵向周缘部之间为彼此间隔、邻接或相互交叠的布置。
  61. 根据权利要求58所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管连续体由多根碳纳米管无序交织形成，使形成的所述碳纳米管聚集体呈现微观无序的形态。
  62. 根据权利要求57、59、60、61中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管连续体由浮动催化裂解法制备形成。
  63. 根据权利要求56、57、59、60、61中任一项所述的制备方法，其特征在于包括：
    提供至少两个呈现宏观二维面状结构的所述的碳纳米管聚集体；
    以及，将该至少两个碳纳米管聚集体层叠设置。
  64. 根据权利要求63所述的制备方法，其特征在于：该至少两个碳纳米管聚集体中的至少一个碳纳米管聚集体包含多个沿第一方向取向排布的基础单元，至少另一个碳纳米管聚集体包含多个沿第二方向取向排布的基础单元，该第一方向与第二方向之间成0～180°的夹角，优选成45～135°。
  65. 根据权利要求63所述的制备方法，其特征在于包括：向该至少两个碳纳米管聚集体施加压力而使其结合成一体结构；或者，通过粘结剂使该至少两个碳纳米管聚集体结合成一体结构。
  66. 根据权利要求56、57中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述的连续的面为平面或曲面。
  67. 根据权利要求63所述的制备方法，其特征在于包括：在相邻设置的两个碳纳米管聚集体之间设置粘结材料层或剪切增稠液。
  68. 根据权利要求57所述的制备方法，其特征在于包括：使用或者不使用粘结剂和/或溶剂而完成所述的致密化处理。
  69. 根据权利要求56、57、59、60、61中任一项所述的制备方法，其特征在于包括：对所述的碳纳米管聚集体进行加压处理。
  70. 根据权利要求69所述的制备方法，其特征在于包括：至少选用辊对棍热压、平面压机热压中的任意一种或两种方式的组合对所述的碳纳米管聚集体进行热压处理。
  71. 根据权利要求70所述的制备方法，其特征在于：所述热压处理采用的温度为室温～300℃，优选为80～120℃，压力为2～50Mpa，优选为4～8Mpa。
  72. 根据权利要求56、57、59、60、61、64、65、67、68、70、71中任一项所述的制备方法，其特征在于还包括：在至少一个所述碳纳米管聚集体中的至少一根碳纳米管上覆盖石墨烯。
  73. 根据权利要求72所述的制备方法，其特征在于包括：在所述碳纳米管聚集体的形成过程中或在所述碳纳米管聚集体形成后，至少选用包覆、浸润、浸泡、喷涂中的任意一种方式使石墨烯与构成所述碳纳米管聚集体的多根碳纳米管结合。
  74. 一种防刺复合材料的制备方法，其特征在于包括：
    使多个碳纳米管连续体在一个连续的平面或曲面上连续聚集并经致密化处理后而形成多个取向的基础单元，该多个基础单元密集排布而形成呈膜状的碳纳米管聚集体，其中所述的碳纳米管连续体由多根碳纳米管无序交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构；
    使所述的碳纳米管聚集体固定覆设在柔性基布表面，形成所述的防刺复合材料。
  75. 根据权利要求74所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管连续体由浮动催化裂解法制备形成。
  76. 根据权利要求74、75中任一项所述的制备方法，其特征在于还包括：对柔性基布及与柔性基布结合的碳纳米管聚集体进行热压处理。
  77. 根据权利要求76所述的制备方法，其特征在于，所述热压处理的条件包括：温度为室温～140℃，压力为1～30MPa，时间为1min以上。
  78. 根据权利要求76所述的制备方法，其特征在于，所述热压处理包括：
    第一阶段：温度为110～120℃，压力为1～4MPa，时间为10～30min；
    第二阶段：温度为120～140℃，压力为15～30MPa，时间为1～3min；
    或者，温度为室温，压力为1～30MPa，时间为1～30min。
  79. 一种防刺复合材料的制备方法，其特征在于包括：使多个碳纳米管连续体在柔性基布表面连续聚集并经致密化处理后而形成多个取向的基础单元，该多个基础单元密集排布而形成呈膜状的碳纳米管聚集体，从而形成所述的防刺复合材料；其中，所述的碳纳米管连续体由多根碳纳米管无序交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构。
  80. 根据权利要求79所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管连续体由浮动催化裂解法制备形成。
  81. 根据权利要求79、80中任一项所述的制备方法，其特征在于还包括：对柔性基布及与柔性基布结合的碳纳米管聚集体进行热压处理。
  82. 一种防弹复合材料的制备方法，其特征在于包括：
    使多个碳纳米管连续体在一个连续的平面或曲面上连续聚集并经致密化处理后而形成多个取向的基础单元，该多个基础单元密集排布而形成具有宏观二维面状结构的碳纳米管聚集体，其中所述的碳纳米管连续体由多根碳纳米管无序交织形成，且在致密化处理之前呈现封闭、半封闭或开放式的二维或三维空间结构；
    将所述的碳纳米管聚集体与织物的表面固定贴合，形成所述的防弹复合材料。
  83. 根据权利要求82所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管连续体由浮动催化裂解法制备形成。
  84. 根据权利要求82、83中任一项所述的制备方法，其特征在于包括：
    将至少两层织物层叠设置形成一基本结构单元；
    以及，在所述基本结构单元的至少一侧表面覆设至少一个所述的碳纳米管聚集体，和/或，在所述基本结构单元内嵌入至少一个所述的碳纳米管聚集体。
  85. 根据权利要求84所述的制备方法，其特征在于：所述织物为无纬布，至少一碳纳米管聚集体中的基本单元的取向方向与至少一织物中经线的取向方向相同。
  86. 根据权利要求84所述的制备方法，其特征在于：所述织物为交织布，且覆设在所述基本结构单元的相背的两侧表面的两个碳纳米管聚集体的结构对称。
  87. 根据权利要求84所述的制备方法，其特征在于包括：在所述碳纳米管聚集体与织物的表面之间设置粘结剂，从而使所述碳纳米管聚集体与织物粘接。
  88. 根据权利要求84所述的制备方法，其特征在于包括：至少选用真空处理、热压、冷压中的任一种方式除去所述织物与所述碳纳米管聚集体之间的空气，而使所述碳纳米管聚集体与织物紧密贴合。
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