TWI411574B - 奈米碳管複合材料及其製備方法 - Google Patents

Description

奈米碳管複合材料及其製備方法

本發明涉及一種奈米複合材料及其製備方法，尤其涉及一種基於奈米碳管的奈米碳管複合材料及其製備方法。

奈米碳管具有優良的機械和光電性能，被認為係複合材料的理想添加物。目前，奈米碳管已經可和其他的材料形成各種各樣的複合材料，如高分子複合材料、陶瓷複合材料、層狀複合材料、摻雜複合材料以及碳/碳物複合材料等。這些複合材料在增強纖維、新型催化劑和奈米電子器件等方面具有潛在的應用前景，成為世界科學研究的熱點(Ajjayan P.M.,Stephan O.,Colliex C.,Tranth D.Science.1994,265,1212-1215：Calvert P.,Nature,1999,399,210-211)。

目前，以奈米碳管為基體的複合材料主要通過直接複合方法和表面改性複合方法製備。其中，直接複合方法係將奈米顆粒通過一定方法如塗敷或噴塗的方法形成在奈米碳管的表面，在奈米碳管表面形成一層奈米顆粒的膜。這種方法操作相對簡單，然採用此方法製備奈米碳管複合材料時，由於奈米碳管多以奈米碳管粉末的形式存在，奈米碳管本身容易發生團聚，故無法控制製備的奈米碳管複合材料中的奈米材料在奈米碳管表面的分佈，奈米顆粒和奈米碳管在複合材料中的分佈不均勻。

為解決奈米碳管的團聚問題，通常將將奈米碳管表面進行改性之後再將奈米碳管與其他奈米顆粒複合。對奈米 碳管表面進行改性的方法通常採用將奈米碳管分散於硫酸及硝酸等強氧化性酸或表面活性劑中，這種方法可在一定程度上解決奈米碳管團聚的問題，然，由於通過強酸處理，會使得所述奈米碳管受到一定程度的破壞，且使用表面活性劑處理會使得表面活性劑在最終的奈米碳管複合材料中不易除去，很大程度上影響了奈米碳管複合材料的性能。

另，上述兩種方法製備的奈米碳管複合材料中，奈米碳管之間沒有形成一個整體的奈米碳管結構，使奈米碳管複合材料的機械強度和韌性較差，無法充分發揮奈米碳管的良好性能。

有鑒於此，提供一種以奈米碳管為基體、機械強度較大、韌性較好的複合材料及其製備方法實為必要。

一種奈米碳管複合材料，其包括：複數個奈米碳管和複數個奈米顆粒，其中，所述複數個奈米碳管形成一奈米碳管結構，該奈米顆粒分佈於該奈米碳管結構中。

一種奈米碳管複合材料的製備方法，其包括以下步驟：製備一奈米碳管結構；提供一奈米顆粒預製體；將奈米碳管結構與奈米顆粒預製體複合，形成奈米顆粒於奈米碳管結構中。

相較於先前技術，所述之奈米碳管複合材料及其製備方法具有以下優點：其一，由於所述奈米碳管複合材料中的奈米碳管相互連接形成一奈米碳管結構，使得奈米碳 管複合材料的機械強度較大，韌性較好。其二，由於採用奈米碳管結構作為骨架，從而使得所述之奈米碳管複合材料具有良好的導電性，充分發揮了奈米碳管的導電性能。其三，所述奈米碳管複合材料的製備方法無需對奈米碳管表面進行處理，故不會對奈米碳管造成破壞。

以下將結合附圖詳細說明本技術方案提供的的奈米碳管複合材料。

請參閱圖1，本技術方案實施例提供一種奈米碳管複合材料10，其包括一奈米碳管結構16及複數個奈米顆粒18。所述奈米碳管結構16包括複數個奈米碳管相互連接形成，所述奈米顆粒18均勻地附著在奈米碳管的表面。進一步地，所述奈米碳管和奈米顆粒18可均勻分佈於所述奈米碳管複合材料10中。

所述奈米碳管複合材料10進一步包括複數個微孔20，該微孔20為奈米碳管之間的間隙、奈米碳管與奈米顆粒18之間的間隙或奈米顆粒18之間的間隙。所述微孔20的孔徑為0.3奈米-5毫米。所述奈米碳管複合材料10中的微孔20使奈米碳管複合材料10具有一定的通透性和較高的比表面積。

所述奈米碳管結構16中的奈米碳管有序或無序排列，具體地，當奈米碳管結構包括無序排列的奈米碳管時，奈米碳管相互纏繞或者各向同性排列；當奈米碳管結構包括有序排列的奈米碳管時，奈米碳管沿一個方向或者複數個方向擇優取向排列。奈米碳管之間相互吸引、相互 搭接或纏繞形成一形狀確定的穩定結構。在所述之奈米碳管複合材料10中，奈米碳管結構16起到了骨架作用，用於支撐奈米顆粒18。奈米碳管結構16包括至少一層奈米碳管膜，該奈米碳管膜包括複數個均勻分佈的奈米碳管，具體地，該複數個均勻分佈的奈米碳管有序排列或無序排列，奈米碳管之間通過凡德瓦爾力連接。該奈米碳管膜為奈米碳管絮化膜、奈米碳管碾壓膜或奈米碳管拉膜。優選地，所述奈米碳管結構16為一自支撐的結構，具體地，該自支撐結構分為兩種情況：奈米碳管結構16完全不需要基底支撐，可完全獨立自支撐存在；奈米碳管結構16的一部分需要一個或複數個支撐點，其餘部分可懸空設置，且具有一穩定的結構。

請參見圖2，所述奈米碳管絮化膜為各向同性，其包括複數個無序排列且均勻分佈的奈米碳管。奈米碳管之間通過凡德瓦爾力相互吸引、相互纏繞。故，奈米碳管絮化膜具有很好的柔韌性，可彎曲折疊成任意形狀而不破裂，且具有較好的自支撐性能，可無需基底支撐，自支撐存在。所述奈米碳管絮化膜的厚度為1微米-2毫米。

所述奈米碳管碾壓膜包括均勻分佈的奈米碳管，奈米碳管沿同一方向或不同方向擇優取向排列。該奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管與奈米碳管碾壓膜的表面成一夾角α，其中，α大於等於零度且小於等於15度。優選地，所述奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管平行於奈米碳管碾壓膜的表面。依據碾壓的方式不同，該奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管具有不同的排列形式。具體地，奈米碳管可各 向同性排列；當沿不同方向碾壓時，奈米碳管沿不同方向擇優取向排列，請參見圖3，奈米碳管在奈米碳管碾壓膜中可沿一固定方向擇優取向排列，請參見圖4，奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管可沿不同方向擇優取向排列。所述奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管部分交疊。所述奈米碳管碾壓膜中奈米碳管之間通過凡德瓦爾力相互吸引，緊密結合，使得該奈米碳管碾壓膜具有很好的柔韌性，可彎曲折疊成任意形狀而不破裂。且由於奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管之間通過凡德瓦爾力相互吸引，緊密結合，使奈米碳管碾壓膜為一自支撐的結構，可無需基底支撐，自支撐存在。所述碾壓膜的厚度為0.1微米-5毫米。

請參見圖5，所述奈米碳管拉膜包括複數個首尾相連且沿拉伸方向擇優取向排列的奈米碳管。所述奈米碳管均勻分佈，且平行於奈米碳管膜表面。所述奈米碳管膜中的奈米碳管之間通過凡德瓦爾力連接。一方面，首尾相連的奈米碳管之間通過凡德瓦爾力連接，另一方面，平行的奈米碳管之間部分亦通過凡德瓦爾力結合，故，該奈米碳管膜具有一定的柔韌性，可彎曲折疊成任意形狀而不破裂。所述奈米碳管拉膜的厚度為0.5奈米-100微米。

所述奈米碳管結構16可進一步包括至少兩個重疊設置的奈米碳管膜。可以理解，由於奈米碳管結構16中的奈米碳管膜可重疊設置，故，上述奈米碳管結構16的厚度不限，可根據實際需要製成具有任意厚度的奈米碳管結構16。當奈米碳管結構16包括複數個重疊設置的奈米碳管拉膜時，相鄰的奈米碳管拉膜中的奈米碳管的排列方向 形成一夾角β，β大於等於零度小於等於90度。

所述奈米碳管包括單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中的一種或幾種。單壁奈米碳管的直徑為0.5奈米~50奈米，雙壁奈米碳管的直徑為1.0奈米~50奈米，多壁奈米碳管的直徑為1.5奈米~50奈米。所述奈米碳管的長度在50奈米到10毫米之間，優選地，奈米碳管的長度為200微米-900微米。

所述奈米顆粒18可附著在奈米碳管結構16中的奈米碳管的表面，當奈米碳管結構16包括多層奈米碳管膜時，奈米顆粒18顆可填充於相鄰的奈米碳管膜之間。具體地，奈米顆粒18可相互獨立保持奈米顆粒18的高比表面積；所述奈米顆粒18之間也可相互接觸。

所述奈米顆粒18包括奈米纖維、奈米棒、奈米球及奈米線各種形態的奈米顆粒中的一種或幾種。奈米顆粒18包括金屬奈米顆粒、非金屬奈米顆粒、合金奈米顆粒、金屬氧化物奈米顆粒及聚合物奈米顆粒中的一種或幾種。具體地，奈米顆粒18可為銅奈米顆粒、鋅奈米顆粒、鈷奈米顆粒、碳奈米顆粒、金剛石奈米顆粒、鎂合金奈米顆粒、鋁合金奈米顆粒、氧化銅奈米顆粒、氧化鋅奈米顆粒、聚苯胺奈米顆粒或聚吡咯奈米顆粒等。所述奈米顆粒18的粒徑為0.3奈米到500奈米。所述奈米顆粒14在所述奈米碳管複合材料10中的質量百分含量為0.01%~99%。

本技術方案所提供的奈米碳管複合材料10中的奈米碳管 相互連接形成一奈米碳管結構18，奈米碳管結構18具有良好的導電性，故，奈米碳管複合材料10具有良好的導電性，可用作電極材料、感測器、電磁遮罩材料或導電材料等；由於奈米碳管複合材料10具有複數個微孔20，奈米碳管複合材料10的比表面積比較大，具有較強的吸附能力，故，奈米碳管複合材料10還可用作催化劑的載體或其他材料的支撐體。

請參見圖6，本技術方案實施例提供一種製備上述奈米碳管複合材料的方法，其具體包括以下步驟：

步驟一、製備一奈米碳管結構。

製備奈米碳管結構的方法具體包括以下步驟：

(一)製備一奈米碳管膜，所述奈米碳管膜包括複數個均勻分佈的奈米碳管，該複數個均勻分佈的奈米碳管有序或無序分佈，奈米碳管之間通過凡德瓦爾力相互連接。該奈米碳管膜可為奈米碳管絮化膜、奈米碳管碾壓膜或奈米碳管拉膜。

根據奈米碳管膜的不同，所述奈米碳管膜的製備方法包括：絮化法、碾壓法、直接拉膜法等。

所述絮化法製備奈米碳管膜的方法具體包括以下步驟：

首先，提供一奈米碳管原料。

所述奈米碳管原料可為通過化學氣相沈積法、石墨電極恒流電弧放電沈積法或鐳射蒸發沈積法等各種方法製備的奈米碳管。

本實施例中，採用刀片或其他工具將上述定向排列的奈米碳管陣列從基底刮落，獲得一奈米碳管原料。優選地，所述之奈米碳管的長度大於100微米。

其次，將上述奈米碳管原料添加到一溶劑中並進行絮化處理獲得一奈米碳管絮狀結構。

本技術方案實施例中，溶劑可選用水、易揮發的有機溶劑等。絮化處理可通過採用超聲波分散處理或高強度攪拌等方法。優選地，本技術方案實施例採用超聲波分散10分鐘~30分鐘。由於奈米碳管具有極大的比表面積，相互纏繞的奈米碳管之間具有較大的凡德瓦爾力。上述絮化處理並不會將該奈米碳管原料中的奈米碳管完全分散在溶劑中，奈米碳管之間通過凡德瓦爾力相互吸引、纏繞，緊密結合。

再次，將上述奈米碳管絮狀結構從溶劑中分離，並對該奈米碳管絮狀結構定型處理以獲得一奈米碳管絮化膜。

本技術方案實施例中，所述之分離奈米碳管絮狀結構的方法具體包括以下步驟：將上述含有奈米碳管絮狀結構的溶劑倒入一放有濾紙的漏斗中；靜置乾燥一段時間從而獲得一分離的奈米碳管絮狀結構。

本技術方案實施例中，所述之奈米碳管絮狀結構的定型處理過程具體包括以下步驟：將上述奈米碳管絮狀結構置於一容器中；將該奈米碳管絮狀結構按照預定形狀攤開；施加一定壓力於攤開的奈米碳管絮狀結構；以及，將該奈米碳管絮狀結構中殘留的溶劑烘乾或等溶劑自然 揮發後獲得一奈米碳管絮化膜。由於，奈米碳管之間通過凡德瓦爾力相互吸引、相互纏繞，故，奈米碳管絮化膜具有很好的柔韌性，可彎曲折疊成任意形狀而不破裂，且具有較好的自支撐性能，可無需基底支撐，自支撐存在。

可以理解，本技術方案實施例可通過控制該奈米碳管絮狀結構攤開的面積來控制該奈米碳管絮化膜的厚度和麵密度。奈米碳管絮狀結構攤開的面積越大，則該奈米碳管絮化膜的厚度和面密度就越小。

另，上述分離與定型處理奈米碳管絮狀結構的步驟也可直接通過抽濾的方式實現，具體包括以下步驟：提供一微孔濾膜及一抽氣漏斗；將上述含有奈米碳管絮狀結構的溶劑經過該微孔濾膜倒入該抽氣漏斗中；抽濾並乾燥後獲得一奈米碳管絮化膜。該微孔濾膜為一表面光滑、孔徑為0.22微米的濾膜。由於抽濾方式本身將提供一較大的氣壓作用於該奈米碳管絮狀結構，該奈米碳管絮狀結構經過抽濾會直接形成一均勻的奈米碳管絮化膜。且，由於微孔濾膜表面光滑，該奈米碳管絮化膜容易剝離。

所述直接拉膜法製備奈米碳管膜的方法具體包括以下步驟：

首先，提供一奈米碳管陣列形成於一基底，該陣列為超順排的奈米碳管陣列。

該奈米碳管陣列的製備方法採用化學氣相沈積法，其具 體步驟包括：(a)提供一平整基底，該基底可選用P型或N型矽基底，或選用形成有氧化層的矽基底，本技術方案實施例優選為採用4英寸的矽基底；(b)在基底表面均勻形成一催化劑層，該催化劑層材料可選用鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)或其任意組合的合金之一；(c)將上述形成有催化劑層的基底在700℃~900℃的空氣中退火約30分鐘~90分鐘；(d)將處理過的基底置於反應爐中，在保護氣體環境下加熱到500℃~740℃，然後通入碳源氣體反應約5分鐘~30分鐘，生長得到奈米碳管陣列。該奈米碳管陣列為複數個彼此平行且垂直於基底生長的奈米碳管形成的純奈米碳管陣列。通過上述控制生長條件，該定向排列的奈米碳管陣列中基本不含有雜質，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等。

本技術方案實施例提供的奈米碳管陣列為單壁奈米碳管陣列、雙壁奈米碳管陣列及多壁奈米碳管陣列中的一種。所述奈米碳管的直徑為0.5奈米~50奈米，長度大於50微米。本實施例中，奈米碳管的長度優選為100~900微米。

本技術方案實施例中碳源氣可選用乙炔、乙烯、甲烷等化學性質較活潑的碳氫化合物，本技術方案實施例優選的碳源氣為乙炔；保護氣體為氮氣或惰性氣體，本技術方案實施例優選的保護氣體為氬氣。

可以理解，本技術方案實施例提供的奈米碳管陣列不限於上述製備方法，也可為石墨電極恒流電弧放電沈積法、鐳射蒸發沈積法等。

其次，採用一拉伸工具從奈米碳管陣列中拉取奈米碳管獲得至少一奈米碳管拉膜。

該奈米碳管膜的製備過程具體包括以下步驟：該奈米碳管膜係從超順排奈米碳管陣列中直接拉取獲得，其製備方法具體包括以下步驟：(a)採用一拉伸工具選取該超順排奈米碳管陣列中的部分奈米碳管，本實施例優選為採用具有一定寬度的膠帶接觸奈米碳管陣列以選定一定寬度的部分奈米碳管；(b)以一定的速度沿基本垂直於超順排奈米碳管陣列生長方向拉伸該部分奈米碳管，形成一連續的奈米碳管拉膜。且由於奈米碳管拉膜中的奈米碳管之間通過凡德瓦爾力相互吸引，緊密結合，使奈米碳管拉膜为一自支撑的結构，元需基底支撑，可自支撑存在。

在上述拉伸過程中，在拉力作用下超順排奈米碳管陣列中的部分奈米碳管沿拉伸方向逐漸脫離基底的同時，由於凡德瓦爾力作用，該超順排奈米碳管陣列中的其他奈米碳管首尾相連地連續地被拉出，從而形成一奈米碳管拉膜。該奈米碳管拉膜包括複數個奈米碳管首尾相連且沿拉伸方向定向排列。該奈米碳管拉膜的寬度與超順排奈米碳管陣列的尺寸(直徑/寬度)有關，該奈米碳管拉膜的厚度與超順排奈米碳管陣列的高度有關。

所述碾壓法製備奈米碳管膜的方法具體包括以下步驟：

首先，於一基底生長一奈米碳管陣列。

所述奈米碳管陣列優選為一超順排的奈米碳管陣列。所 述奈米碳管陣列與上述奈米碳管陣列的製備方法相同。

其次，採用一施壓裝置，擠壓上述奈米碳管陣列獲得一奈米碳管碾壓膜，其具體過程為：該施壓裝置施加一定的壓力於上述奈米碳管陣列上。在施壓的過程中，奈米碳管陣列在壓力的作用下會與生長的基底分離，從而形成由複數個奈米碳管組成的奈米碳管碾壓膜，且所述之複數個奈米碳管基本上與奈米碳管碾壓膜的表面平行。由於奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管之間通過凡德瓦爾力相互吸引，緊密結合，使奈米碳管碾壓膜為一自支撐的結構，可無需基底支撐，自支撐存在。

本技術方案實施例中，施壓裝置為一壓頭，壓頭表面光滑，壓頭的形狀及擠壓方向決定製備的奈米碳管碾壓膜中奈米碳管的排列方式。具體地，當採用平面壓頭沿垂直於上述奈米碳管陣列生長的基底的方向擠壓時，可獲得奈米碳管為各向同性排列的奈米碳管碾壓膜；當採用滾軸狀壓頭沿某一固定方向碾壓時，可獲得奈米碳管沿該固定方向取向排列的奈米碳管碾壓膜；當採用滾軸狀壓頭沿不同方向碾壓時，可獲得奈米碳管沿不同方向取向排列的奈米碳管碾壓膜。

(二)利用上述奈米碳管膜製備奈米碳管結構。

所述奈米碳管膜可直接作為奈米碳管結構。

進一步，還可將至少兩層奈米碳管膜重疊鋪設得到一奈米碳管結構。該奈米碳管結構中，奈米碳管膜的層數不 限，具體可依據實際需求製備。當奈米碳管結構包括至少兩層重疊設置的奈米碳管拉膜時，奈米碳管拉膜之間可沿任意角度重疊鋪設，相鄰的奈米碳管拉膜中的奈米碳管的排列方向形成一夾角β，β大於等於0度小於等於90度。

步驟二：提供一可形成奈米顆粒的預製體。

所述預製體為該奈米顆粒所對應的物質、該物質所形成的溶液或該物質的前驅反應物。

所述奈米顆粒所對應的物質包括金屬、非金屬、合金、金屬氧化物或聚合物。具體地，金屬可包括銅、鋅或鈷等，非金屬可包括碳粒或金剛石，合金可包括鎂合金或鋁合金，金屬氧化物可包括氧化銅或氧化鋅，聚合物可包括聚苯胺或聚吡咯。

所述奈米顆粒所對應的物質的溶液為將該材料溶解於溶劑中制得。所述溶劑可為水、酸、堿、有機物等可溶解該固態的材料的溶劑，其具體根據該材料而定。

所述該奈米顆粒所對應的物質的前驅反應物為可通過化學反應生成該材料的反應物，該反應物可為氣態、液態或處於溶液中，反應完成後所生成的該物質為固態形式，並可通過一定方法如洗滌、過濾等從反應體系中分離出來。

步驟三、將奈米碳管結構與預製體複合，得到一奈米碳管複合材料。

當預製體為該奈米顆粒所對應的物質時，根據該物質本身物理性質的不同，可採取不同方法使奈米碳管結構與奈米顆粒預製體複合。當該物質為氣態物質時，可採用噴塗或吸附等方法在奈米碳管結構中形成奈米顆粒；當該物質為液態時，可採用噴塗或蒸鍍等方法在奈米碳管結構中形成奈米顆粒；當該物質為固體時，亦可採用蒸鍍或濺射等方法在奈米碳管結構中形成奈米顆粒。

當預製體為該奈米顆粒對應的物質所形成的溶液時，將奈米碳管結構與預製體複合的方法包括以下步驟：

首先，採用該溶液浸潤該奈米碳管結構。將奈米碳管結構浸入到該該溶液中或將該溶液滴加或噴塗至該奈米碳管結構的表面直至其浸潤該奈米碳管結構。

其次，將浸潤後的奈米碳管結構置於一定溫度下，使溶液中的溶劑揮發或蒸發，取出該奈米碳管結構，此時，該材料以奈米顆粒的形式附著於奈米碳管結構中的奈米碳管的表面。

當預製體為奈米顆粒對應物質的反應前驅體時，可採用化學氣相沈積法、電漿輔助沈積法、電化學沈積法或濺射法等將奈米顆粒形成於奈米碳管結構中。

本技術方案所提供的奈米碳管複合材料可應用於各種領域，如支撐催化劑、電極材料、感測器、電磁遮罩材料或導電材料等。

所述之奈米碳管複合材料及其製備方法具有以下優點：其一，由於所述奈米碳管複合材料中的奈米碳管相互連 接形成一奈米碳管結構，該奈米碳管結構中的奈米碳管無序排列或有序排列，使得奈米碳管複合材料的機械強度較大，韌性較好，克服了奈米碳管易團聚的缺點。其二，由於採用奈米碳管結構作為骨架，從而使得所述之奈米碳管複合材料具有良好的導電性，充分發揮了奈米碳管的導電性能。其三，所述奈米碳管複合材料的製備方法無需高溫過程或對奈米碳管表面進行處理，故不會對奈米碳管造成破壞。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡習知本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧奈米碳管複合材料

16‧‧‧奈米碳管結構

18‧‧‧奈米顆粒

20‧‧‧微孔

圖1係本技術方案實施例的提供的奈米碳管複合材料的結構示意圖。

圖2係本技術方案實施例提供的奈米碳管絮化膜的掃描電鏡照片。

圖3為本技術方案實施例提供的包括沿不同方向擇優取向排列的奈米碳管的奈米碳管碾壓膜的掃描電鏡照片。

圖4為本技術方案實施例提供的包括沿同一方向擇優取向排列的奈米碳管的奈米碳管碾壓膜的掃描電鏡照片。

圖5係本技術方案實施例提供的奈米碳管拉膜的掃描電鏡照片。

圖6係本技術方案實施例提供的奈米碳管複合材料的製備方法的流程圖。

10‧‧‧奈米碳管複合材料

16‧‧‧奈米碳管結構

18‧‧‧奈米顆粒

20‧‧‧微孔

Claims (19)

1. 一種奈米碳管複合材料，其包括：複數個奈米碳管和複數個奈米顆粒，其改良在於，所述複數個奈米碳管形成一奈米碳管結構，複數個奈米顆粒分佈於奈米碳管結構中，奈米碳管結構為支撐該複數個奈米顆粒的骨架，該奈米碳管結構包括複數個沿同一方向擇優取向排列的奈米碳管。
2. 如申請專利範圍第1項所述之奈米碳管複合材料，其中，所述之奈米碳管複合材料進一步包括複數個微孔。
3. 如申請專利範圍第2項所述之奈米碳管複合材料，其中，所述微孔的直徑為0.3奈米-5毫米。
4. 如申請專利範圍第1項所述之奈米碳管複合材料，其中，所述之複數個奈米顆粒通過凡德瓦爾力附著在奈米碳管表面。
5. 如申請專利範圍第4項所述之奈米碳管複合材料，其中，所述之奈米碳管結構包括至少一層奈米碳管膜，該奈米碳管通過凡德瓦爾力連接。
6. 如申請專利範圍第5項所述之奈米碳管複合材料，其中，所述奈米碳管膜包括複數個首尾相連且沿同一方向擇優取向排列的奈米碳管。
7. 如申請專利範圍第6項所述之奈米碳管複合材料，其中，所述奈米碳管膜的厚度為0.5奈米-100微米。
8. 如申請專利範圍第6項所述之奈米碳管複合材料，其中，所述奈米碳管結構包括至少兩層奈米碳管膜重疊設置，相鄰的奈米碳管膜之間的奈米碳管的排列方向形成一夾角β，β大於等於0度小於等於90度。
9. 如申請專利範圍第8項所述之奈米碳管複合材料，其中，所述之複數個奈米顆粒分佈於奈米碳管膜之間。
10. 如申請專利範圍第8項所述之奈米碳管複合材料，其中，所述β等於90度。
11. 如申請專利範圍第1項所述之奈米碳管複合材料，其中，所述之奈米顆粒包括奈米纖維、奈米棒、奈米球及奈米線中的一種或幾種。
12. 如申請專利範圍第1項所述之奈米碳管複合材料，其中，所述奈米顆粒的材料為金屬、非金屬、合金、金屬氧化物及聚合物中的一種或幾種。
13. 如申請專利範圍第1項所述之奈米碳管複合材料，其中，所述奈米顆粒的粒徑為0.3奈米-500奈米。
14. 如申請專利範圍第1項所述之奈米碳管複合材料，其中，所述奈米顆粒在奈米碳管複合材料中的質量百分含量為0.01%-99%。
15. 一種奈米碳管複合材料的製備方法，其包括：提供一奈米顆粒的預製體；製備一奈米碳管結構，該奈米碳管結構包括複數個以一定方式排列之奈米碳管；以及，在該奈米碳管結構形成後，以該奈米碳管結構為基體，與所述奈米顆粒預製體複合，從而在奈米碳管結構的表面形成奈米顆粒，奈米碳管結構中複數個奈米碳管之排列方式不變。
16. 如申請專利範圍第15項所述之奈米碳管複合材料的製備方法，其中，所述之製備奈米碳管結構的方法包括絮化法、碾壓法和拉膜法。
17. 如申請專利範圍第15項所述之奈米碳管複合材料的製備方法，其中，所述之預製體為奈米顆粒所對應的材料形成的 溶液，預製體與奈米碳管結構複合的方法包括以下步驟：採用該溶液浸潤奈米碳管結構；將浸潤後的奈米碳管結構置於一定溫度下，使溶液中的溶劑揮發。
18. 如申請專利範圍第15項所述之奈米碳管複合材料的製備方法，其中，所述之預製體為該奈米顆粒所對應材料，當該材料為氣態時，採用噴塗或吸附的方法在奈米碳管結構中形成奈米顆粒；當該材料為液態時，採用噴塗或蒸鍍的方法在奈米碳管結構中形成奈米顆粒；該材料為固態時，採用蒸鍍或濺射的方法在奈米碳管結構中形成奈米顆粒。
19. 如申請專利範圍第15項所述之奈米碳管複合材料的製備方法，其中，所述之預製體為通過化學反應生成奈米顆粒所對應的材料的前驅反應物，採用化學氣相沈積、電漿輔助沈積、電化學沈積或濺射的方法形成奈米顆粒於奈米碳管結構中。