一種在金屬絲上包裹碳納米材料的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬絲涂覆技術(shù)，特別涉及到一種在金屬絲上包裹碳納材料的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]碳納米管和石墨烯以其獨特的晶體結(jié)構(gòu)，使其具有載流子迀移率高、比表面積大、金屬或半導體性、量子霍爾效應(yīng)、機械強度和彈性高等性能，這些優(yōu)異的性能使得其在各種領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如場發(fā)射領(lǐng)域、傳感器領(lǐng)域、電化學領(lǐng)域、燃料電池的催化劑。雖然碳納米管和石墨烯的納米結(jié)構(gòu)性能突出，但作為涂層時仍面臨者難加工、加工成本高和性能難保持等突出問題。尤其對金屬絲進行包裹時，傳統(tǒng)的噴涂工藝造成了大量的原材料損失，且生產(chǎn)效率低。為此，已有多個研宄單位展開了在金屬絲上包裹碳納米管和石墨烯方面的研宄。2012年中國科學院上海硅酸鹽研宄所是以金屬線或金屬絲作為催化劑模板通過化學氣相沉積法使碳源在所述金屬線的外表面直接生成石墨烯覆層而形成的石墨烯/金屬線或金屬絲復合結(jié)構(gòu)(公開號:CN102560415A)。這種方法需要在700°C以上高溫下進行，石墨烯的催化生長對金屬線的種類有要求，石墨烯層的厚度受生長機制影響也無法進行寬范圍的調(diào)控。2012年濟南大學研發(fā)出在金屬絲載體上制備層層自組裝石墨烯涂層固相微萃取纖維的方法，金屬絲作為載體，對其表面進行化學鍍銀，再采用層層自組裝的方法，以金納米顆粒作為連接臂，將巰基功能化石墨烯逐層自組裝到鍍銀金屬絲上(公開號:CN102553553A)。這種方法需要用其它納米粒子或有機分子進行連接，步驟復雜；且石墨烯層之間被隔開，弱化了層間作用力。清華大學研宄組利用電化學沉積在金屬線上沉積了石墨稀用于超級電容器電極(Chemical Communicat1ns, 2013，49，291)。電化學沉積能耗大，所沉積的石墨烯非層狀堆疊排列，粘附力差。此外，在制備碳納米管和石墨烯纖維的同時，利用捻合方法可以把碳納米管和石墨烯包裹在金屬絲上(Naturecommunicat1ns, 2014，4:1970 ；ACS Nano, 2014，8，4571)。發(fā)明人提出了在常溫下利用毛細原理形成碳納米包覆金屬絲的新方法，依據(jù)毛細原理，外加蒸發(fā)干燥，所制備的碳納米材料包裹的金屬絲在電磁屏蔽、導電電纜、柔性電子器件、智能紡織品、太陽能器件、儲能電池、線型超級電容器等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]本實用新型提供了一種在常溫下通過毛細原理形成碳納米包覆金屬絲的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種在金屬絲上包裹碳納米材料的裝置，一種在金屬絲上包裹碳納米材料的裝置，其特征在于，該裝置包括:不銹鋼金屬棒(I)，不銹鋼圓盤(2)，載物平臺⑶，腔體(4)，電機(5)，導線(6)，軸(10)，包括速度顯示屏⑶和速度控制按鈕(9)的速度控制系統(tǒng)(7);不銹鋼棒(I)垂直固定在不銹鋼圓盤(2)上，不銹鋼圓盤(2)的軸
(10)與電機(5)連接，速度控制系統(tǒng)(7)通過導線(6)與電機(5)相連，不銹鋼圓盤(2)的軸(10)垂直于腔體(4)并可沿腔體(4)軸向移動，載物平臺(3)與腔體(4)垂直，含碳納米材料的懸浮液放置在載物平臺(3)上。
[0005]有益效果:
[0006]1、本實用新型提供了制備碳納米包裹金屬材料的裝置，該裝置操作簡單、快捷、安全。
[0007]2、本實用新型裝置通過利用毛細原理外加蒸發(fā)干燥，實現(xiàn)常溫下在金屬絲上安全組裝碳納米材料的目的且組裝時間極短，操作起來方便快捷，成本低廉，利于大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0008]圖1為本實用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]標識說明:1_不銹鋼金屬棒；2_不銹鋼圓盤；3_載物平臺；4-腔體；5_電機；6-導線；7_速度控制系統(tǒng)；8_速度顯不屏；9_速度控制按鈕；10_軸。
[0010]圖2為原始Ni絲的掃描電子顯微鏡圖。
[0011]圖3為通過該裝置組裝氧化石墨烯Ni絲掃描電子顯微鏡圖。
【具體實施方式】
[0012]本實用新型提出了一種在金屬絲上包裹碳納米材料的裝置，該裝置操作簡便:
[0013]把金屬絲表面清洗干凈，整齊排列好并捆綁在一起(超長的金屬絲，可以通過線圈方式進行捆綁)，纏繞在該裝置的不銹鋼金屬棒①上，然后浸漬到放置在載物平臺③上的碳納米管懸浮液中，通過速度控制系統(tǒng)⑦調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速使不銹鋼圓盤②在碳納米管懸浮液中勻速轉(zhuǎn)動，蒸發(fā)干燥后，并可重復多次，再將整齊排列好并捆綁在一起的金屬絲分開即可得到碳納米管包裹的金屬絲。
[0014]該裝置操作步驟簡單:
[0015](I)選取N(N>2，且為整數(shù))段等長度的鎳金屬絲，洗凈，纏繞在該裝置不銹鋼金屬棒I上；
[0016](2)將制備好的碳納米材料懸浮液，放置在載物平臺3上；
[0017](3)將與不銹鋼金屬棒I垂直的不銹鋼圓盤2的軸10沿著腔體4向下移動，直至繞有金屬絲的不銹鋼金屬棒I完全浸漬入碳納米懸浮液中；
[0018](4)調(diào)解速度控制系統(tǒng)7上的速度控制按鈕9使不銹鋼圓盤2在碳納米管懸浮液中勻速轉(zhuǎn)動；
[0019](5)不銹鋼圓盤2勻速旋轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，然后取出在1_200°C下烘干；
[0020](6)通過該裝置重復上述步驟，將捆綁好的金屬絲分開，制備出高導電的多壁碳納米管包裹后的鎳金屬絲。
[0021 ] 該裝置包覆碳納米材料效果顯著:
[0022]圖2提供了在鎳絲基體材料的掃描電子顯微鏡圖片，圖3是鎳絲在組裝碳納米材料后的掃描電子顯微鏡圖片。從對比可以看出，該裝置實現(xiàn)了在常溫下通過毛細原理形成了碳納米材料包覆的金屬絲。
【主權(quán)項】
1.一種在金屬絲上包裹碳納米材料的裝置，其特征在于，該裝置包括:不銹鋼金屬棒(I)，不銹鋼圓盤(2)，載物平臺(3)，腔體(4)，電機(5)，導線(6)，軸(10)，包括速度顯示屏(8)和速度控制按鈕(9)的速度控制系統(tǒng)(7);不銹鋼棒(I)垂直固定在不銹鋼圓盤(2)上，不銹鋼圓盤⑵的軸(10)與電機(5)連接，速度控制系統(tǒng)(7)通過導線(6)與電機(5)相連，不銹鋼圓盤⑵的軸(10)垂直于腔體⑷并可沿腔體⑷軸向移動，載物平臺(3)與腔體(4)垂直，含碳納米材料的懸浮液放置在載物平臺(3)上。
【專利摘要】本實用新型公開了一種在金屬絲上包裹碳納米材料的裝置。該裝置操作簡單：把金屬絲整齊排列好并捆綁在一起形成毛細管固定在裝置的相應(yīng)部位，然后將捆綁好的金屬絲浸漬到裝置載物平臺上含碳納米材料的懸浮液中，勻速轉(zhuǎn)動，取出后再通過蒸發(fā)干燥，并可重復這一操作，再將捆綁到一起的金屬絲分開即可在常溫下利用毛細原理得到碳納米材料包裹的金屬絲。該裝置通過簡單操作在常溫下實現(xiàn)在金屬絲上包裹碳納米材料，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】C23C24-00
【公開號】CN204490995
【申請?zhí)枴緾N201520118368
【發(fā)明人】馬延文, 張自強, 李誼, 馮曉苗, 周偉欣, 陳劍宇, 朱國銀, 李雪, 濮丹鳳
【申請人】南京郵電大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年2月27日