制作含有碳材料的復合材料的方法與流程

本發明涉及一種制作含有碳材料的復合材料的方法，尤指一種利用高能推力制作含有碳材料的復合材料的方法。

背景技術：

納米碳管具有獨特的結構及許多優異的物化性質，例如高導熱性、高導電性、高強度以及質量輕等，使得納米碳管的應用蓬勃發展，其中，將納米碳管結合一基材，使所述基材形成兼具納米碳管優異特性的復合材料的領域，尤為發展快速，舉例來說，將納米碳管加入金屬基材、塑料基材、半導體元件以及紡織纖維等基材中，已被廣為研究及應用，由此可見結合納米碳管所形成的復合材料的重要性。

現有制作含有納米碳管的復合材料的方法，如中國臺灣發明公告專利第I448424號的納米碳管復合材料的制備方法，其公開一種納米碳管復合材料的制備方法，將一聚偏二氟乙烯溶解于一第一溶劑形成一聚偏二氟乙烯溶液，提供一納米碳管粉末，并將所述納米碳管粉末分散于所述聚偏二氟乙烯溶液中形成一第一懸濁液，將所述第一懸濁液移到一第二溶劑，從而使所述聚偏二氟乙烯從所述第一溶劑中析出并部分復合于納米碳管粉末的表面形成一第二懸濁液，將所述第二懸濁液過濾獲得一中間產物，最后將所述中間產物烘干，形成所述納米碳管復合材料。

于制作含有納米碳管的復合材料的過程中，納米碳管確實地均勻分布于基材中，是為重要的環節之一，其影響復合材料的特性及質量。以現有技術來說，一為采用如上述前案的濕式混合；另一則為干式混合。前者是利用液體作為介質，以機械力將納米碳管與基材或其它材料混合；后者則是在干燥的狀態下，直接以機械力將納米碳管與基材或其它材料混合。然無論何者，皆會有無法充分混合均勻的疑慮。

技術實現要素：

本發明的目的，在于提供一種制作含有碳材料的復合材料的方法，解決現有制作含有碳材料的復合材料的方法中，納米碳管無法均勻分散的問題。

為達上述目的，本發明提供一種制作含有碳材料的復合材料的方法，制備一含有一碳材料的碳材料分散液，將一基材放置于所述碳材料分散液中，使所述基材的一表面接觸所述碳材料分散液，于所述碳材料分散液中提供一高能推力，所述高能推力推動所述碳材料分散液，使所述碳材料進入所述基材中，而形成一含有所述碳材料的復合材料，其中，所述高能推力介于300G至3000G之間。

其中，借由混和所述碳材料、一界面活性劑以及一水溶劑形成所述碳材料分散液。

其中，將所述碳材料進行一酸化過程形成一酸化碳材料，借由混和所述酸化碳材料以及一水溶劑形成所述碳材料分散液。

其中，所述碳材料為擇自納米碳管、石墨烯、富勒稀及納米帶所組成的群組。

其中，所述界面活性劑為羧甲基纖維素銨或羧甲基纖維素鈉。

其中，所述基材為擇自鋁、銅、鈦、錫、鋅及鉛所組成的群組。

其中，所述基材為擇自聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、尼龍、環氧樹脂、硅膠及無溶劑塑料所組成的群組。

其中，所述碳材料于所述碳材料分散液中的重量百分比介于0.1wt.％至10wt.％之間。

其中，所述酸化碳材料于所述碳材料分散液中的重量百分比介于0.1wt.％至10wt.％之間。

其中，所述界面活性劑于所述碳材料分散液中的重量百分比介于0.01wt.％至10wt.％之間。

由上述可知，借由提供所述高能推力，以推動所述碳材料分散液中的所述碳材料進入所述基材中，而形成含有所述碳材料的所述復合材料，如以一來，所述碳材料得以均勻地分布于所述基材中。

以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。

附圖說明

圖1A為本發明一實施例的步驟示意圖。

圖1B為本發明一實施例的步驟示意圖。

圖1C為本發明一實施例的步驟示意圖。

圖2A為本發明一實施例中所述碳材料分散液的示意圖。

圖2B為本發明一實施例中所述碳材料分散液的示意圖。

圖3A為本發明另一實施例中所述碳材料分散液的示意圖。

圖3B為本發明另一實施例中所述碳材料分散液的示意圖。

其中，附圖標記：

10 碳材料

20 碳材料分散液

30 基材

40 復合材料

50 界面活性劑

60 水溶劑

70 酸化碳材料

具體實施方式

涉及本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請搭配參閱圖1A、圖1B及圖1C所示，圖1A、圖1B及圖1C為本發明一實施例的步驟示意圖，如圖所示，本發明為一種制作含有碳材料的復合材料的方法，如圖1A所示，先制備一含有一碳材料10的碳材料分散液20，所述碳材料10為擇自納米碳管、石墨烯、富勒稀及納米帶所組成的群組；接著，如圖1B所示，將一基材30放置于所述碳材料分散液20中，使所述基材30的一表面接觸所述碳材料分散液20，所述基材30可為金屬、高分子或陶瓷材料，金屬可為鋁、銅、鈦、錫、鋅或鉛，高分子可為聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、尼龍(Nylon)、環氧樹脂(Epoxy)、硅膠或無溶劑塑料；最后，于所述碳材料分散液20中提供一高能推力，所述高能推力推動所述碳材料分散液20，使所述碳材料10得以被推動而進入所述基材30中，而形成一含 有所述碳材料10的復合材料40，如圖1C所示。

于本發明中，所述碳材料10的型態可為分散液，所述基材30的型態可為粉末、顆粒、膠體或塊材，且，依照不同的應用需求，于得到所述復合材料40后，尚可進行一成型步驟，令所述復合材料40形成一成型體，依照材料的選擇和組合，所述成型步驟可為燒結、熱均壓、加熱固化、射出成形、熔煉、鑄造、涂布、網版印刷等等工藝，所述成型體包括但不限于塊材、薄膜或厚膜。舉例來說，當所述碳材料分散液20選擇為納米碳管分散液，所述基材30為上列金屬之一的塊材時，所述復合材料40可再進行熔煉工藝而得到所述成型體；或者，當所述碳材料分散液20選擇為石墨烯分散液，所述基材30為上列高分子之一的顆粒時，所述復合材料40可再進行射出成形工藝而得到所述成型體。

于本發明中，所述高能推力介于300G至3000G之間，G為一萬有引力常數(又稱重力常數或牛頓常數)，所述高能推力可借由一反應或一機械作動等方式所提供，舉例而言，所述反應可為一化學反應或一爆炸反應等，以所述爆炸反應為舉例，其可借由點燃一可燃物質進行一化學作用而產生，所述化學作用產生一高能量，所述高能量使所述碳材料分散液20自所述化學反應的中心向外膨脹與移動，進而產生所述高能推力推動所述碳材料10進入所述基材30。

請搭配參閱圖2A及圖2B所示，為本發明一實施例中所述碳材料分散液的示意圖，于一實施例中，所述碳材料分散液20可借由混和所述碳材料10、一界面活性劑50以及一水溶劑60而形成，所述界面活性劑50使所述碳材料10更容易地溶于所述水溶劑60中，所述界面活性劑50為羧甲基纖維素銨或羧甲基纖維素鈉，其中，所述碳材料10于所述碳材料分散液20中的重量百分比較佳地介于0.1wt.％至10wt.％之間，所述界面活性劑50于所述碳材料分散液20中的重量百分比較佳地介于0.01wt.％至10wt.％之間。

于另一實施例中，請搭配參閱圖3A及圖3B所示，圖3A及圖3B為本發明另一實施例中所述碳材料分散液20的示意圖，如圖所示，所述碳材料分散液20可以另一種方式配制而成，將所述碳材料10進行一酸化過程而形成一酸化碳材料70，借由混和所述酸化碳材料70以及所述水溶劑60形成所述碳材料分散液20，由于所述碳材料10進行所述酸化過程形成所述酸化碳材料70，相較于上述實施例，使其不需所述界面活性劑50即可溶于所述水溶劑60中，其中，所述酸化碳材料70于所述碳材料分散液20中的重量百分比介于0.1wt.％至10 wt.％之間。

綜上所述，于所述碳材料分散液中，借由提供所述高能推力，以推動與所述基材的所述表面接觸的所述碳材料分散液，使所述碳材料分散液中的所述碳材料得以被推動而進入所述基材，進而均勻地分布于所述基材中。

當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發明權利要求的保護范圍。