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一种石墨烯碳纳米管复合材料、量子热频辐射导线及其制备方法


技术摘要:
本发明提供了一种石墨烯碳纳米管复合材料、量子热频辐射导线及其制备方法,该材料包括以下质量份的组分:石墨烯纳米银粉4~15份和碳纳米管12~30份,该量子热频辐射导线包括所述石墨烯碳纳米管复合材料和纱线,所述石墨烯碳纳米管复合材料包覆在纱线的表面。本申请综合  全部
背景技术:
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材 料,是目前世界上最薄的材料,具有及其优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、 光电器件、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景。 碳纳米管是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级,轴向尺寸为微米量级,管子 两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到 数十层的同轴圆管。碳纳米管的六边形结构连接完美,具有许多异常的力学、电学和化学性 能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。 现有技术中,已有文献报道将石墨烯或石墨烯改性材料应用到导电材料中。但现 有技术关注更多的是石墨烯或石墨烯改性材料的柔韧性和导电性,对于石墨烯或石墨烯改 性材料的有源热频辐射并未关注和研究。
技术实现要素:
本发明的目的就是针对上述问题,提供一种石墨烯碳纳米管复合材料及其制备方 法与应用,本发明的石墨烯碳纳米管复合材料包括特定比例的石墨烯纳米银粉和碳纳米 管,使得复合材料在通电后,释放出一定频率和能量的量子热频波,量子热频波可与水分子 发生共振,从而活化水分子和提高机体温度。 根据本申请的一个方面,提供了一种石墨烯碳纳米管复合材料,所述复合材料包 括以下质量份的组分:石墨烯纳米银粉4~15份和碳纳米管12~30份,其中,石墨烯纳米银 粉中石墨烯和纳米银的质量比为3~7:2~6。 进一步的,所述复合材料包括以下质量份的组分:石墨烯纳米银粉5~10份和碳纳 米管15~25份。优选的,所述复合材料包括以下质量份的组分:石墨烯纳米银粉6~8份和碳 纳米管16~20份。优选的,石墨烯纳米银粉中石墨烯和纳米银的质量比为4~6:3~5。 进一步的,所述碳纳米管选自电阻率为0~1.0Q·m的碳纳米管颗粒;优选的,所述 碳纳米管电阻率选自0.7~1.0Q·m的碳纳米管颗粒和电阻率小于0.001Q·m的碳纳米管颗 粒中的至少一种;优选的,碳纳米管的纯度在99.9%以上。 进一步的,所述石墨烯纳米银粉由原料质量比为3~7:6~10的石墨烯和硝酸银制 备得到;优选的,所述石墨烯纳米银粉的具体步骤为:所述石墨烯纳米银粉的具体步骤为: 将石墨烯和空穴捕获剂进行超声分散后,加入硝酸银,所得混合液置于可见光下进行光照 还原反应,反应结束后,将产物离心,洗涤,干燥,得到所述的石墨烯纳米银粉;优选的,所述 石墨烯、硝酸银和空穴捕获剂的用量比为3~7g:6~10g:1000ml;优选的,所述空穴捕获剂 4 CN 111613364 A 说 明 书 2/8 页 选自甲醇、乙醇和甲酸中的至少一种。 进一步的,所述复合材料还包括40~60质量份的树脂和1~9质量份的助剂;所述 树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂、聚酯树脂和聚氨 酯树脂中的至少一种;所述助剂选自分散剂、消泡剂和抗氧剂中的至少一种。 优选的,所述分散剂选自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、丁苯橡胶、羧甲基 纤维素钠、十六烷基溴化铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚中 的至少一种;所述消泡剂选自有机硅氧烷类消泡剂中的至少一种;所述抗氧剂选自二丁基 羟基甲苯和抗氧剂168中的至少一种。 根据本申请的另一个方面,提供了一种所述的石墨烯碳纳米管复合材料的制备方 法,该方法包括以下步骤: (1)将碳纳米管与有机溶剂进行高速剪切分散混合,得到第一溶液; (2)将石墨烯纳米银粉与步骤(1)的第一溶液进行高速剪切分散混合,得到混合 物; (3)将步骤(2)的混合物超声分散处理后,再进行研磨处理,得到所述石墨烯碳纳 米管复合材料。 进一步的,所述碳纳米管与有机溶剂的质量比为12~30:20~30;优选的,所述有 机溶剂选自乙醇、异丙醇、丙二醇、甲酸乙酯和乙酸乙酯中的至少一种。 进一步的,步骤(1)中,所述高速剪切分散的速率不小于1000r/min,时间为15~ 45min;和/或步骤(2)中,所述高速剪切分散的速率不小于1000r/min,时间为25~65min; 和/或步骤(3)中,所述超声分散的频率为30~60KHz,功率为800~1500W,时间为2~4h。 根据本申请的另一个方面,提供了一种量子热频辐射导线,包括所述的石墨烯碳 纳米管复合材料和纱线,所述石墨烯碳纳米管复合材料包裹在纱线的表面,所述复合材料 包括石墨烯纳米银粉4~15份和碳纳米管12~30份。所述量子热频辐射导线在通电后,向外 释放一定的离散频率振动的远红外线波(称作量子热频波),所述远红外线波具有一定的能 量,导致热能只能通过微小而离散的热能量团进行辐射。 进一步的,所述复合材料还包括40~60质量份的树脂和1~9质量份的助剂;所述 树脂选自环氧树脂、酚醛树脂、丙烯酸树脂、氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚树脂、聚酯树脂和聚氨 酯树脂中的至少一种;所述助剂选自分散剂、消泡剂和抗氧剂中的至少一种;优选的,所述 分散剂选自聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、十六烷基溴 化铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚中的至少一种;所述消泡 剂选自有机硅氧烷类消泡剂中的至少一种;所述抗氧剂选自二丁基羟基甲苯和/或抗氧剂 168。 根据本申请的另一个方面,提供了所述的量子热频辐射导线的制备方法,该制备 方法包括以下步骤: 提供所述纱线; 提供所述石墨烯碳纳米管复合材料; 将所述石墨烯碳纳米管复合材料包覆在纱线的表面。 进一步的,所述石墨烯碳纳米管复合材料包覆在纱线的表面的方法包括涂覆、喷 涂和浸渍中的至少一种;优选的,通过涂覆工艺将所述石墨烯碳纳米管复合材料包覆在纱 5 CN 111613364 A 说 明 书 3/8 页 线的表面;优选的,所述纱线选自涤纶纱线。 根据本申请的另一个方面,提供了一种量子热频辐射织物,包括所述的量子热频 辐射导线;优选的,所述织物还包括金属导线和纺织纱线,所述量子热频辐射导线、金属导 线和纺织纱线编织在一起。 本发明的有益效果为: (1)本发明复合材料包括特定比例的石墨烯纳米银粉和碳纳米管,利用石墨烯纳 米银粉和碳纳米管的导电性,通电后形成碳主链大分子的导电的电子网络,在外部电场的 作用下,电子在碳原子不同能级之间产生跃迁,释放出峰值波长为8.96~9.45μm,频率为 31.7~33.5THz量子热频波,从而可与水分子发生共振;同时量子热频波具有温度39.6~ 41.5℃的热频,可提供能量和提升温度,可广泛应用在医疗健康行业、农业、建筑业及民用 品行业。 (2)本发明复合材料的制备方法采用高速剪切分散和超声分散,使得石墨烯纳米 银粉和碳纳米管充分混合分散,得到一定粒径的石墨烯碳纳米管复合材料,该制备方法简 单,方便,适宜工业化生产。 (3)本发明包含所述复合材料的量子热频辐射导线和量子热频辐射织物,通电后 对外释放频率为31.7~33.5THz的量子热频波,所释放的量子热频波是以一定的离散频率 振动,导致热能只能通过微小而离散的热能量团进行辐射,该量子热频波的频率在水分子 的共振频率范围内,水分子吸收量子热频波后产生最活跃、最大动量的同频共振,从而使水 分子在升温同时活化、电解,且由弱酸性转变为弱碱性;同时改变原水分子团之间的氢键关 系结合力,形成小分子团水。通过与所述材料的共振可以长时间保持水分子的活跃性,达到 水质长期活化不腐烂变质的目的。所释放的量子热频波是一种对人体有益的光波,人体吸 收该光波,辐射的能量团与细胞产生共振作用、渗透作用以及温热效果,从而达到对人体的 保健作用。 附图说明 图1为本发明一实施例中制备量子热频辐射导线的工艺流程图; 图2为本发明一实施例中制备量子热频辐射织物的工艺流程图; 图3为本发明一实施例中量子热频辐射织物的结构示意图; 附图中, 1、量子热频辐射导线;2、铜丝;3、织物的纬向;4、织物的经向。
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