CN101712468B - 碳纳米管复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种碳纳米管复合材料，其包括：多个碳纳米管和多个纳米颗粒，其中，所述多个碳纳米管形成一碳纳米管结构，该纳米颗粒分布于该碳纳米管结构中，且所述的多个纳米颗粒通过范德华力附着在碳纳米管表面。一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括以下步骤：制备一碳纳米管结构；提供一纳米颗粒预制体；将碳纳米管结构与纳米颗粒预制体复合，使得纳米颗粒通过范德华力附着于该碳纳米管结构中的碳纳米管表面。

Description

碳纳米管复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种纳米复合材料及其制备方法，尤其涉及一种基于碳纳米管的碳纳米管复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纳米管具有优良的机械和光电性能，被认为是复合材料的理想添加物。目前，碳纳米管已经可以和其他的材料形成各种各样的复合材料，如高分子复合材料、陶瓷复合材料、层状复合材料、掺杂复合材料以及碳/碳物复合材料等。这些复合材料在增强纤维、新型催化剂和纳米电子器件等方面具有潜在的应用前景，成为世界科学研究的热点（Ajjayan P.M.,Stephan O.,Colliex C.,Tranth D.Science.1994,265,1212-1215:Calvert P.,Nature,1999,399,210-211）。

目前，以碳纳米管为基体的复合材料主要通过直接复合方法和表面改性复合方法制备。其中，直接复合方法是将纳米颗粒通过一定方法如涂敷或喷涂的方法形成在碳纳米管的表面，在碳纳米管表面形成一层纳米颗粒的膜。这种方法操作相对简单，但是采用此方法制备碳纳米管复合材料时，由于碳纳米管多以碳纳米管粉末的形式存在，碳纳米管本身容易发生团聚，因此无法控制制备的碳纳米管复合材料中的纳米材料在碳纳米管表面的分布，纳米颗粒和碳纳米管在复合材料中的分布不均匀。

为解决碳纳米管的团聚问题，通常将将碳纳米管表面进行改性之后再将碳纳米管与其他纳米颗粒复合。对碳纳米管表面进行改性的方法通常采用将碳纳米管分散于硫酸及硝酸等强氧化性酸或表面活性剂中，这种方法可在一定程度上解决碳纳米管团聚的问题，但是，由于通过强酸处理，会使得所述碳纳米管受到一定程度的破坏，且使用表面活性剂处理会使得表面活性剂在最终的碳纳米管复合材料中不易除去，很大程度上影响了碳纳米管复合材料的性能。

另外，上述两种方法制备的碳纳米管复合材料中，碳纳米管之间没有形成一个整体的碳纳米管结构，使碳纳米管复合材料的机械强度和韧性较差，无法充分发挥碳纳米管的良好性能。

有鉴于此，确有必要提供一种以碳纳米管为基体的复合材料及其制备方法，该碳纳米管复合材料的机械强度较大，韧性较好。

发明内容

一种碳纳米管复合材料，其包括：多个碳纳米管和多个纳米颗粒，其特征在于，所述多个碳纳米管形成一碳纳米管结构，该碳纳米管结构包括至少一层碳纳米管碾压膜，该碳纳米管碾压膜包括均匀分布的碳纳米管，碳纳米管沿同一方向或不同方向择优取向排列，该碳纳米管碾压膜中的碳纳米管与碳纳米管碾压膜的表面成一夹角α，其中，α大于等于零度且小于等于15度，多个纳米颗粒分布于碳纳米管结构中。

一种碳纳米管复合材料的制备方法，其包括：于一基底生长一碳纳米管阵列，采用一施压装置，挤压上述碳纳米管阵列获得一碳纳米管膜，利用所述碳纳米管膜制备碳纳米管结构；提供一纳米颗粒的预制体；将碳纳米管结构与纳米颗粒的预制体复合，形成纳米颗粒于该碳纳米管结构中。

与现有技术相比较，所述的碳纳米管复合材料及其制备方法具有以下优点：其一，由于所述碳纳米管复合材料中的碳纳米管相互连接形成一碳纳米管结构，使得碳纳米管复合材料的机械强度较大，韧性较好。其二，由于采用碳纳米管结构作为骨架，从而使得所述的碳纳米管复合材料具有良好的导电性，充分发挥了碳纳米管的导电性能。其三，所述碳纳米管复合材料的制备方法无需对碳纳米管表面进行处理，因此不会对碳纳米管造成破坏。

附图说明

图1是本技术方案实施例的提供的碳纳米管复合材料的结构示意图。

图2是本技术方案实施例提供的碳纳米管絮化膜的扫描电镜照片。

图3为本技术方案实施例提供的包括沿不同方向择优取向排列的碳纳米管的碳纳米管碾压膜的扫描电镜照片。

图4为本技术方案实施例提供的包括沿同一方向择优取向排列的碳纳米管的碳纳米管碾压膜的扫描电镜照片。

图5是本技术方案实施例提供的碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。

图6是本技术方案实施例提供的碳纳米管复合材料的制备方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本技术方案提供的的碳纳米管复合材料。

请参阅图1，本技术方案实施例提供一种碳纳米管复合材料10，其包括一碳纳米管结构16及多个纳米颗粒18。所述碳纳米管结构16包括多个碳纳米管相互连接形成，所述纳米颗粒18均匀地附着在碳纳米管的表面。进一步地，所述碳纳米管和纳米颗粒18可均匀分布于所述碳纳米管复合材料10中。

所述碳纳米管复合材料10进一步包括多个微孔20，该微孔20为碳纳米管之间的间隙、碳纳米管与纳米颗粒18之间的间隙或纳米颗粒18之间的间隙。所述微孔20的孔径为0.3纳米-5毫米。所述碳纳米管复合材料10中的微孔20使碳纳米管复合材料10具有一定的通透性和较高的比表面积。

所述碳纳米管结构16中的碳纳米管有序或无序排列，具体地，当碳纳米管结构包括无序排列的碳纳米管时，碳纳米管相互缠绕或者各向同性排列；当碳纳米管结构包括有序排列的碳纳米管时，碳纳米管沿一个方向或者多个方向择优取向排列。碳纳米管之间相互吸引、相互搭接或缠绕形成一形状确定的稳定结构。在所述的碳纳米管复合材料10中，碳纳米管结构16起到了骨架作用，用于支撑纳米颗粒18。碳纳米管结构16包括至少一层碳纳米管膜，该碳纳米管膜包括多个均匀分布的碳纳米管，具体地，该多个均匀分布的碳纳米管有序排列或无序排列，碳纳米管之间通过范德华力连接。该碳纳米管膜为碳纳米管絮化膜、碳纳米管碾压膜或碳纳米管拉膜。优选地，所述碳纳米管结构16为一自支撑的结构，具体地，该自支撑结构分为两种情况：碳纳米管结构16完全不需要基底支撑，可完全独立自支撑存在；碳纳米管结构16的一部分需要一个或多个支撑点，其余部分可悬空设置，且具有一稳定的结构。

请参见图2，所述碳纳米管絮化膜为各向同性，其包括多个无序排列且均匀分布的碳纳米管。碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、相互缠绕。因此，碳纳米管絮化膜具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂，且具有较好的自支撑性能，可无需基底支撑，自支撑存在。所述碳纳米管絮化膜的厚度为1微米-2毫米。

所述碳纳米管碾压膜包括均匀分布的碳纳米管，碳纳米管沿同一方向或不同方向择优取向排列。该碳纳米管碾压膜中的碳纳米管与碳纳米管碾压膜的表面成一夹角α，其中，α大于等于零度且小于等于15度(0≤α≤15°)。优选地，所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管平行于碳纳米管碾压膜的表面。依据碾压的方式不同，该碳纳米管碾压膜中的碳纳米管具有不同的排列形式。具体地，碳纳米管可以各向同性排列；当沿不同方向碾压时，碳纳米管沿不同方向择优取向排列，请参见图3，碳纳米管在碳纳米管碾压膜中可沿一固定方向择优取向排列，请参见图4，碳纳米管碾压膜中的碳纳米管可沿不同方向择优取向排列。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管部分交叠。所述碳纳米管碾压膜中碳纳米管之间通过范德华力相互吸引，紧密结合，使得该碳纳米管碾压膜具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂。且由于碳纳米管碾压膜中的碳纳米管之间通过范德华力相互吸引，紧密结合，使碳纳米管碾压膜为一自支撑的结构，可无需基底支撑，自支撑存在。所述碾压膜的厚度为0.1微米-5毫米。

请参见图5，所述碳纳米管拉膜包括多个首尾相连且沿拉伸方向择优取向排列的碳纳米管。所述碳纳米管均匀分布，且平行于碳纳米管膜表面。所述碳纳米管膜中的碳纳米管之间通过范德华力连接。一方面，首尾相连的碳纳米管之间通过范德华力连接，另一方面，平行的碳纳米管之间部分亦通过范德华力结合，故，该碳纳米管膜具有一定的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂。所述碳纳米管拉膜的厚度为0.5纳米-100微米。

所述碳纳米管结构16可以进一步包括至少两个重叠设置的碳纳米管膜。可以理解，由于碳纳米管结构16中的碳纳米管膜可重叠设置，故，上述碳纳米管结构16的厚度不限，可根据实际需要制成具有任意厚度的碳纳米管结构16。当碳纳米管结构16包括多个重叠设置的碳纳米管拉膜时，相邻的碳纳米管拉膜中的碳纳米管的排列方向形成一夹角β，0°≤β≤90°。

所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或几种。单壁碳纳米管的直径为0.5纳米～50纳米，双壁碳纳米管的直径为1.0纳米～50纳米，多壁碳纳米管的直径为1.5纳米～50纳米。所述碳纳米管的长度在50纳米到10毫米之间，优选地，碳纳米管的长度为200微米-900微米。

所述纳米颗粒18可附着在碳纳米管结构16中的碳纳米管的表面，当碳纳米管结构16包括多层碳纳米管膜时，纳米颗粒18颗可填充于相邻的碳纳米管膜之间。具体地，纳米颗粒18可以相互独立保持纳米颗粒18的高比表面积；所述纳米颗粒18之间也可以相互接触。

所述纳米颗粒18包括纳米纤维、纳米管、纳米棒、纳米球及纳米线各种形态的纳米颗粒中的一种或几种。纳米颗粒18包括金属纳米颗粒、非金属纳米颗粒、合金纳米颗粒、金属氧化物纳米颗粒及聚合物纳米颗粒中的一种或几种。具体地，纳米颗粒18可以为铜纳米颗粒、锌纳米颗粒、钴纳米颗粒、碳纳米颗粒、金刚石纳米颗粒、镁合金纳米颗粒、铝合金纳米颗粒、氧化铜纳米颗粒、氧化锌纳米颗粒、聚苯胺纳米颗粒或聚吡咯纳米颗粒等。所述纳米颗粒18的粒径为0.3纳米到500纳米。所述纳米颗粒14在所述碳纳米管复合材料10中的质量百分含量为0.01%～99%。

本技术方案所提供的碳纳米管复合材料10中的碳纳米管相互连接形成一碳纳米管结构18，碳纳米管结构18具有良好的导电性，因此，碳纳米管复合材料10具有良好的导电性，可用作电极材料、传感器、电磁屏蔽材料或导电材料等；由于碳纳米管复合材料10具有多个微孔20，碳纳米管复合材料10的比表面积比较大，具有较强的吸附能力，因此，碳纳米管复合材料10还可用作催化剂的载体或其他材料的支撑体。

请参见图6，本技术方案实施例提供一种制备上述碳纳米管复合材料的方法，其具体包括以下步骤：

步骤一、制备一碳纳米管结构。

制备碳纳米管结构的方法具体包括以下步骤：

（一）制备一碳纳米管膜，所述碳纳米管膜包括多个均匀分布的碳纳米管，该多个均匀分布的碳纳米管有序或无序分布，碳纳米管之间通过范德华力相互连接。该碳纳米管膜可以为碳纳米管絮化膜、碳纳米管碾压膜或碳纳米管拉膜。

根据碳纳米管膜的不同，所述碳纳米管膜的制备方法包括：絮化法、碾压法、直接拉膜法等。

所述絮化法制备碳纳米管膜的方法具体包括以下步骤：

首先，提供一碳纳米管原料。

所述碳纳米管原料可以为通过化学气相沉积法、石墨电极恒流电弧放电沉积法或激光蒸发沉积法等各种方法制备的碳纳米管。

本实施例中，采用刀片或其他工具将上述定向排列的碳纳米管阵列从基底刮落，获得一碳纳米管原料。优选地，所述的碳纳米管的长度大于100微米。

其次，将上述碳纳米管原料添加到一溶剂中并进行絮化处理获得一碳纳米管絮状结构。

本技术方案实施例中，溶剂可选用水、易挥发的有机溶剂等。絮化处理可通过采用超声波分散处理或高强度搅拌等方法。优选地，本技术方案实施例采用超声波分散10分钟～30分钟。由于碳纳米管具有极大的比表面积，相互缠绕的碳纳米管之间具有较大的范德华力。上述絮化处理并不会将该碳纳米管原料中的碳纳米管完全分散在溶剂中，碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、缠绕，紧密结合。

再次，将上述碳纳米管絮状结构从溶剂中分离，并对该碳纳米管絮状结构定型处理以获得一碳纳米管絮化膜。

本技术方案实施例中，所述的分离碳纳米管絮状结构的方法具体包括以下步骤：将上述含有碳纳米管絮状结构的溶剂倒入一放有滤纸的漏斗中；静置干燥一段时间从而获得一分离的碳纳米管絮状结构。

本技术方案实施例中，所述的碳纳米管絮状结构的定型处理过程具体包括以下步骤：将上述碳纳米管絮状结构置于一容器中；将该碳纳米管絮状结构按照预定形状摊开；施加一定压力于摊开的碳纳米管絮状结构；以及，将该碳纳米管絮状结构中残留的溶剂烘干或等溶剂自然挥发后获得一碳纳米管絮化膜。由于，碳纳米管之间通过范德华力相互吸引、相互缠绕，因此，碳纳米管絮化膜具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂，且具有较好的自支撑性能，可无需基底支撑，自支撑存在。

可以理解，本技术方案实施例可通过控制该碳纳米管絮状结构摊开的面积来控制该碳纳米管絮化膜的厚度和面密度。碳纳米管絮状结构摊开的面积越大，则该碳纳米管絮化膜的厚度和面密度就越小。

另外，上述分离与定型处理碳纳米管絮状结构的步骤也可直接通过抽滤的方式实现，具体包括以下步骤：提供一微孔滤膜及一抽气漏斗；将上述含有碳纳米管絮状结构的溶剂经过该微孔滤膜倒入该抽气漏斗中；抽滤并干燥后获得一碳纳米管絮化膜。该微孔滤膜为一表面光滑、孔径为0.22微米的滤膜。由于抽滤方式本身将提供一较大的气压作用于该碳纳米管絮状结构，该碳纳米管絮状结构经过抽滤会直接形成一均匀的碳纳米管絮化膜。且，由于微孔滤膜表面光滑，该碳纳米管絮化膜容易剥离。

所述直接拉膜法制备碳纳米管膜的方法具体包括以下步骤：

首先，提供一碳纳米管阵列形成于一基底，该阵列为超顺排的碳纳米管阵列。

该碳纳米管阵列的制备方法采用化学气相沉积法，其具体步骤包括：（a）提供一平整基底，该基底可选用P型或N型硅基底，或选用形成有氧化层的硅基底，本技术方案实施例优选为采用4英寸的硅基底；（b）在基底表面均匀形成一催化剂层，该催化剂层材料可选用铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）或其任意组合的合金之一；（c）将上述形成有催化剂层的基底在700℃～900℃的空气中退火约30分钟～90分钟；（d）将处理过的基底置于反应炉中，在保护气体环境下加热到500℃～740℃，然后通入碳源气体反应约5分钟～30分钟，生长得到碳纳米管阵列。该碳纳米管阵列为多个彼此平行且垂直于基底生长的碳纳米管形成的纯碳纳米管阵列。通过上述控制生长条件，该定向排列的碳纳米管阵列中基本不含有杂质，如无定型碳或残留的催化剂金属颗粒等。

本技术方案实施例提供的碳纳米管阵列为单壁碳纳米管阵列、双壁碳纳米管阵列及多壁碳纳米管阵列中的一种。所述碳纳米管的直径为0.5纳米～50纳米，长度大于50微米。本实施例中，碳纳米管的长度优选为100～900微米。

本技术方案实施例中碳源气可选用乙炔、乙烯、甲烷等化学性质较活泼的碳氢化合物，本技术方案实施例优选的碳源气为乙炔；保护气体为氮气或惰性气体，本技术方案实施例优选的保护气体为氩气。

可以理解，本技术方案实施例提供的碳纳米管阵列不限于上述制备方法，也可为石墨电极恒流电弧放电沉积法、激光蒸发沉积法等。

其次，采用一拉伸工具从碳纳米管阵列中拉取碳纳米管获得至少一碳纳米管拉膜。

该碳纳米管膜的制备过程具体包括以下步骤：该碳纳米管膜是从超顺排碳纳米管阵列中直接拉取获得,其制备方法具体包括以下步骤:（a）采用一拉伸工具选取该超顺排碳纳米管阵列中的部分碳纳米管，本实施例优选为采用具有一定宽度的胶带接触碳纳米管阵列以选定一定宽度的部分碳纳米管；（b）以一定的速度沿基本垂直于超顺排碳纳米管阵列生长方向拉伸该部分碳纳米管，形成一连续的碳纳米管拉膜。且由于碳纳米管拉膜中的碳纳米管之间通过范德华力相互吸引，紧密结合，使碳纳米管拉膜为一自支撑的结构，无需基底支撑，可自支撑存在。

在上述拉伸过程中,在拉力作用下超顺排碳纳米管阵列中的部分碳纳米管沿拉伸方向逐渐脱离基底的同时,由于范德华力作用,该超顺排碳纳米管阵列中的其它碳纳米管首尾相连地连续地被拉出,从而形成一碳纳米管拉膜。该碳纳米管拉膜包括多个碳纳米管首尾相连且沿拉伸方向定向排列。该碳纳米管拉膜的宽度与超顺排碳纳米管阵列的尺寸(直径/宽度)有关,该碳纳米管拉膜的厚度与超顺排碳纳米管阵列的高度有关。

所述碾压法制备碳纳米管膜的方法具体包括以下步骤：

首先，于一基底生长一碳纳米管阵列。

所述碳纳米管阵列优选为一超顺排的碳纳米管阵列。所述碳纳米管阵列与上述碳纳米管阵列的制备方法相同。

其次，采用一施压装置，挤压上述碳纳米管阵列获得一碳纳米管碾压膜，其具体过程为：

该施压装置施加一定的压力于上述碳纳米管阵列上。在施压的过程中，碳纳米管阵列在压力的作用下会与生长的基底分离，从而形成由多个碳纳米管组成的碳纳米管碾压膜，且所述的多个碳纳米管基本上与碳纳米管碾压膜的表面平行。由于碳纳米管碾压膜中的碳纳米管之间通过范德华力相互吸引，紧密结合，使碳纳米管碾压膜为一自支撑的结构，可无需基底支撑，自支撑存在。

本技术方案实施例中，施压装置为一压头，压头表面光滑，压头的形状及挤压方向决定制备的碳纳米管碾压膜中碳纳米管的排列方式。具体地，当采用平面压头沿垂直于上述碳纳米管阵列生长的基底的方向挤压时，可获得碳纳米管为各向同性排列的碳纳米管碾压膜；当采用滚轴状压头沿某一固定方向碾压时，可获得碳纳米管沿该固定方向取向排列的碳纳米管碾压膜；当采用滚轴状压头沿不同方向碾压时，可获得碳纳米管沿不同方向取向排列的碳纳米管碾压膜。

（二）利用上述碳纳米管膜制备碳纳米管结构。

所述碳纳米管膜可直接作为碳纳米管结构。

进一步，还可以将至少两层碳纳米管膜重叠铺设得到一碳纳米管结构。该碳纳米管结构中，碳纳米管膜的层数不限，具体可依据实际需求制备。当碳纳米管结构包括至少两层重叠设置的碳纳米管拉膜时，碳纳米管拉膜之间可沿任意角度重叠铺设，相邻的碳纳米管拉膜中的碳纳米管的排列方向形成一夹角β，0°≤β≤90°。

步骤二：提供一可形成纳米颗粒的预制体。

所述预制体为该纳米颗粒所对应的物质、该物质所形成的溶液或该物质的前驱反应物。

所述纳米颗粒所对应的物质包括金属、非金属、合金、金属氧化物或聚合物。具体地，金属可以包括铜、锌或钴等，非金属可以包括碳粒或金刚石，合金可以包括镁合金或铝合金，金属氧化物可以包括氧化铜或氧化锌，聚合物可以包括聚苯胺或聚吡咯。

所述纳米颗粒所对应的物质的溶液为将该材料溶解于溶剂中制得。所述溶剂可为水、酸、碱、有机物等可溶解该固态的材料的溶剂，其具体根据该材料而定。

所述该纳米颗粒所对应的物质的前驱反应物为可以通过化学反应生成该材料的反应物，该反应物可以为气态、液态或处于溶液中，反应完成后所生成的该物质为固态形式，并可以通过一定方法如洗涤、过滤等从反应体系中分离出来。

步骤三、将碳纳米管结构与预制体复合，得到一碳纳米管复合材料。

当预制体为该纳米颗粒所对应的物质时，根据该物质本身物理性质的不同，可采取不同方法使碳纳米管结构与纳米颗粒预制体复合。当该物质为气态物质时，可采用喷涂或吸附等方法在碳纳米管结构中形成纳米颗粒；当该物质为液态时，可采用喷涂或蒸镀等方法在碳纳米管结构中形成纳米颗粒；当该物质为固体时，液可采用蒸镀或溅射等方法在碳纳米管结构中形成纳米颗粒。

当预制体为该纳米颗粒对应的物质所形成的溶液时，将碳纳米管结构与预制体复合的方法包括以下步骤：

首先，采用该溶液浸润该碳纳米管结构。将碳纳米管结构浸入到该该溶液中或将该溶液滴加或喷涂至该碳纳米管结构的表面直至其浸润该碳纳米管结构。

其次，将浸润后的碳纳米管结构置于一定温度下，使溶液中的溶剂挥发或蒸发，取出该碳纳米管结构，此时，该材料以纳米颗粒的形式附着于碳纳米管结构中的碳纳米管的表面。

当预制体为纳米颗粒对应物质的反应前驱体时，可采用化学气相沉积法、等离子辅助沉积法、电化学沉积法或溅射法等将纳米颗粒形成于碳纳米管结构中。

本技术方案所提供的碳纳米管复合材料可应用于各种领域，如支撑催化剂、电极材料、传感器、电磁屏蔽材料或导电材料等。

所述的碳纳米管复合材料及其制备方法具有以下优点：其一，由于所述碳纳米管复合材料中的碳纳米管相互连接形成一碳纳米管结构，该碳纳米管结构中的碳纳米管无序排列或有序排列，使得碳纳米管复合材料的机械强度较大，韧性较好，克服了碳纳米管易团聚的缺点。其二，由于采用碳纳米管结构作为骨架，从而使得所述的碳纳米管复合材料具有良好的导电性，充分发挥了碳纳米管的导电性能。其三，所述碳纳米管复合材料的制备方法无需高温过程或对碳纳米管表面进行处理，因此不会对碳纳米管造成破坏。

另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (14)

1.一种碳纳米管复合材料，其包括：多个碳纳米管和多个纳米颗粒，其特征在于，所述多个碳纳米管形成一碳纳米管结构，该碳纳米管结构包括至少一层碳纳米管碾压膜，该碳纳米管碾压膜包括均匀分布的碳纳米管，该碳纳米管碾压膜中的碳纳米管部分交叠，且碳纳米管之间通过范德华力相互吸引，紧密结合，碳纳米管沿同一方向或不同方向择优取向排列，该碳纳米管碾压膜中的碳纳米管与碳纳米管碾压膜的表面成一夹角α，其中，α大于等于零度且小于等于15度，多个纳米颗粒分布于碳纳米管结构中。

2.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述的碳纳米管结构为一自支撑结构，所述的多个纳米颗粒通过范德华力附着在碳纳米管表面。

3.如权利要求2所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述碳纳米管碾压膜包括多个均匀分布的碳纳米管，该碳纳米管通过范德华力连接。

4.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管各向同性排列。

5.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述的纳米颗粒包括纳米纤维、纳米管、纳米棒、纳米球及纳米线中的一种或几种。

6.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述纳米颗粒的材料为金属、非金属、合金、金属氧化物和聚合物中的一种或几种。

7.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述纳米颗粒的粒径为0.3纳米～500纳米。

8.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述纳米颗粒在碳纳米管复合材料中的质量百分含量为0.01%～99％。

9.如权利要求1所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，所述碳纳米管复合材料包括多个微孔，该微孔的孔径为0.3纳米-5毫米。

10.一种如权利要求1所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其包括：于一基底生长一碳纳米管阵列，采用一施压装置，挤压上述碳纳米管阵列，该碳纳米管阵列在压力的作用下与所述基底分离，从而获得一碳纳米管膜，利用所述碳纳米管膜制备碳纳米管结构；提供一纳米颗粒的预制体；以及，将碳纳米管结构与纳米颗粒的预制体复合，形成纳米颗粒于该碳纳米管结构中。

11.如权利要求10所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述施压装置为压头。

12.如权利要求10所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述的预制体为纳米颗粒所对应的材料形成的溶液，预制体与碳纳米管结构复合的方法包括以下步骤：采用该溶液浸润碳纳米管结构；将浸润后的碳纳米管结构置于一定温度下，使溶液中的溶剂挥发。

13.如权利要求10所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述的预制体为该纳米颗粒所对应材料，当该材料为气态时，采用喷涂或吸附的方法在碳纳米管结构中形成纳米颗粒；当该材料为液态时，采用喷涂或蒸镀的方法在碳纳米管结构中形成纳米颗粒；该材料为固态时，采用蒸镀或溅射的方法在碳纳米管结构中形成纳米颗粒。

14.如权利要求10所述的碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，所述的预制体为通过化学反应生成纳米颗粒所对应的材料的前驱反应物，采用化学气相沉积、等离子辅助沉积、电化学沉积或溅射的方法形成纳米颗粒于碳纳米管结构中。