本發(fā)明涉及碳納米管線材制備領域，具體而言，涉及一種碳納米管線材及其制備方法、制備裝置和應用。

背景技術：

目前廣泛使用的線材及其相關的產品(包括導電類金屬線材、非導電類纜繩、鉸鏈等)，因其自身的質量、耐腐蝕、耐磨、強度、彎曲疲勞壽命等因素，使得其性能或使用壽命受到影響。

以目前廣泛生產的有線耳機為例(無線耳機和話筒的線圈部分也適用)，耳機包括連接線(金屬線材)和由永磁場中的音圈(引起振膜產生聲音的線圈)與振膜構成的耳塞/耳機。

由于耳機連接線在使用過程中反復受到拉伸和彎曲，耳機連接線易受損折斷，使耳機的使用壽命大大縮短；此外，現(xiàn)有動圈耳機中的音圈(目前市場上動圈類耳機占比90％以上)通常使用細銅絲制成。碳納米管線具有抗疲勞、耐磨、電導率高和質量輕(約為銅質線材的1/10)等的一系列特點，改用碳納米管材質導線后，在耳機的使用壽命、線性性和頻率響應特性等方面，性能可以得到進一步的改進和提升。

已有文獻報道了一種碳納米管導線，該導線為三層結構：第一層(內層)為芳綸增強芯，第二層(中間層)為碳納米管纖維，第三層(外層)為保護套層。三層結構使導線制備工藝相對復雜，生產成本增高。另外，第二層的碳管纖維為蓬松結構，碳納米管之間的接觸電阻大；并且不能充分利用碳納米管與相鄰碳納米管間的范德瓦爾斯力，從而在受外力時容易產生碳管與碳管間的滑移。本發(fā)明的碳納米管及碳納米管線材克服了這一缺點。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種碳納米管線材及其制備方法、制備裝置和應用，以解決現(xiàn)有的碳納米管存在生產成本高、制備工藝復雜及碳納米管取向性差的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種碳納米管線材的制備裝置，該制備裝置包括：原料液供應單元，用于提供液態(tài)碳源與催化劑的混合液；霧化單元，霧化單元與原料液供應單元通過原料液輸送管路相連；反應單元，反應單元與霧化單元通過原料輸送管路相連，原料輸送管路具有載氣入口；及加熱單元，用于給反應單元提供熱量。

進一步地，反應單元具有產品出口，制備裝置還包括碳納米管線材收集單元，碳納米管線材收集單元與產品出口相連。

進一步地，反應單元具有原料入口，原料入口通過原料輸送管路與霧化單元相連，制備裝置還包括多相流整流裝置，多相流整流裝置設置于原料入口處。

進一步地，制備裝置還包括穩(wěn)壓裝置，穩(wěn)壓裝置與碳納米管線材收集單元相連用于保持碳納米管線材收集單元內部壓力的穩(wěn)定。

進一步地，碳納米管線材收集單元設置有排氣口，排氣口與載氣入口通過尾氣輸送管路相連，優(yōu)選制備裝置還包括尾氣處理裝置，尾氣處理裝置設置于尾氣輸送管路上。

本發(fā)明另一發(fā)明還提供了一種碳納米管線材的制備方法，制備方法包括：將液態(tài)碳源與催化劑混合，形成原料液；將原料液霧化，得到霧化原料；及利用載氣對霧化原料的流動方向進行引導，并使霧化原料在加熱的條件下進行催化反應，連續(xù)生成碳納米管線材。

進一步地，液態(tài)碳源選自二甲苯、乙醇、苯、正己烷和四氫呋喃中的一種或多種；催化劑為金屬有機物，該金屬有機物中的金屬元素為鐵、鈷、鎳和/或釔；優(yōu)選地，催化劑為二茂鐵或者五羰基鐵。

進一步地，催化劑與液態(tài)碳源的用量比為5～200mg/mL。

進一步地，催化反應的溫度為750～1450℃。

進一步地，載氣選自氫氣、氬氣和氮氣中的一種或多種，優(yōu)選地，載氣為氬氣與氫氣的混合氣體，更優(yōu)選地，混合氣體中氬氣與氫氣的體積比為2～10:1。

進一步地，制備方法還包括收集所得到的碳納米管線材的步驟，且在收集的過程中保持壓力恒定。

進一步地，制備方法還包括尾氣處理的步驟，該步驟包括將催化反應過程排出的尾氣進行分離、配比處理后作為載氣重復利用的步驟。

本發(fā)明又一方面還提供了一種碳納米管線材，該碳納米管線材采用上述制備方法制備而成，或者碳納米管線材的密度為0.4～1.8×10³kg/m³，拉伸斷裂強度大于等于1.0GPa，電導率優(yōu)于10⁶S·m^-1，最大電流載荷能力大于等于10³A/mm²。

本發(fā)明又一方面提供了一種碳納米管導線，包括碳納米管線材，碳納米管線材為上述碳納米管線材。

本發(fā)明又一方面提供了一種電子產品，包括導線，該導線為上述碳納米管導線。

進一步地，上述電子產品為耳機。

本發(fā)明又一方面提供了一種纜繩，纜繩包括上述碳納米管線材。

應用本發(fā)明的技術方案，將液態(tài)碳源與催化劑形成混合液后進行碳納米管線材的制備反應有利于使反應原料混合得更加均勻，從而有利于提高上述反應的穩(wěn)定性和可控性。采用霧化單元將原料液進行霧化有利于使上述反應進行地更加充分，從而提高碳納米管的生成率。借助于載氣將霧化后的霧化原料送入加熱后的反應單元能夠使碳納米管順著氣流動的方向進行生長，從而有利于提高碳納米管線材的取向性，進而提高碳納米管線材的導電性、抗拉伸強度等綜合性能。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一種典型的碳納米管線材制備裝置的結構示意圖。

其中，上述附圖包括以下附圖標記：

10、原料液供應單元；101、原料液輸送管路；20、霧化單元；201、原料輸送管路；21、載氣入口；30、反應單元；40、加熱單元；50、碳納米管線材收集單元；501、尾氣輸送管路；51、排氣口；52、收絲裝置；53、收集滾輪；60、多相流整流裝置；70、穩(wěn)壓裝置；80、尾氣處理裝置；81、流量控制器。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。

正如背景技術所描述的，現(xiàn)有的碳納米管制備方法存在生產成本高、制備工藝復雜及碳納米管的取向性控制差的問題。為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種碳納米管線材的制備裝置，如圖1所示，該裝置包括原料液供應單元10、霧化單元20、反應單元30和加熱單元40。原料液供應單元10用于提供液態(tài)碳源與催化劑的混合液；霧化單元20與原料液供應單元10通過原料液輸送管路101相連；反應單元30與霧化單元20通過原料輸送管路201相連，原料輸送管路201具有載氣入口21，加熱單元40用于為反應單元30提供熱量。

將液態(tài)碳源與催化劑形成混合液后進行碳納米管的制備反應有利于使反應原料混合的更加均勻，從而有利于提高上述反應的穩(wěn)定性和可控性。采用霧化單元20將原料液進行霧化有利于使上述反應進行地更加充分，從而提高碳納米管的生成率。借助于載氣將霧化后的霧化原料送入加熱后的反應單元30能夠使碳納米管順著載氣流動的方向進行生長，從而有利于提高碳納米管線材的取向性，進而提高碳納米管線材的導電性、抗拉伸強度等綜合性能。

利用上述碳納米管線材制備裝置，能夠制造出取向性良好、導電性能優(yōu)異及抗拉強度大的碳納米管線材。在一種優(yōu)選的實施例中，如圖1所示，反應單元30具有產品出口，制備裝置還包括碳納米管線材收集單元50，碳納米管線材收集單元50與產品出口相連。當碳納米管線材從反應單元30輸出后，碳納米管線材收集單元50中的溫度低于反應單元30中的溫度，在碳納米管線材收集單元50的作用下，使由碳納米管線材能夠收縮成較為緊致的碳納米管線材，然后進行有序地收集、分組和編織。如圖1所示，優(yōu)選碳納米管線材收集單元50包括收絲裝置52和收集滾輪53，收絲裝置52用于連續(xù)承接制得的碳納米管線材，收集滾輪53用于將碳納米管線材收集成卷，從而便于儲存，運輸和后續(xù)應用。

在另一種優(yōu)選的實施例中，優(yōu)選如圖1所示，上述反應單元30具有霧化原料入口，霧化原料入口通過原料輸送管路201與霧化單元20相連，上述制備裝置還包括多相流整流裝置60，多相流整流裝置60設置于原料入口處。在原料入口處設置多相流整流裝置60能夠使不規(guī)則的多相流流動變?yōu)橐?guī)則的多相流流動，從而有利于使碳源和催化劑在反應時的分布更加均勻。優(yōu)選的多相流整流裝置60的形狀包括但不限于孔狀、柵狀或網(wǎng)格狀。

在又一種優(yōu)選的實施例中，優(yōu)選如圖1所示，上述制備裝置還包括穩(wěn)壓裝置70，穩(wěn)壓裝置70與碳納米管線材收集單元50相連用于保持碳納米管線材收集單元50內部壓力的穩(wěn)定。穩(wěn)壓裝置70的設置有利于穩(wěn)定整個反應單元30中的多相流流動(包括反應物、載氣、生成物等)，進而有利于提高生成的碳納米管線材管徑和取向的均一性。

在另一種優(yōu)選的實施例中，如圖1所示，上述碳納米管線材收集單元50設置有排氣口51，排氣口51與載氣入口21通過尾氣輸送管路501相連，上述制備裝置還包括尾氣處理裝置80，尾氣處理裝置80設置于尾氣輸送管路501上。尾氣處理裝置80的設置能夠對從反應單元30排出的尾氣進行分離和配比處理后作為載氣重復利用，同時還有利于提高碳的轉換效率，減少載氣用量，節(jié)約生產成本，從而使碳納米管的制備更加經(jīng)濟、高效和減少污染排放，使之適合商業(yè)化生產。

進一步優(yōu)選上述制備裝置還包括流量控制器81，如圖1所示，上述流量控制器81位于尾氣處理裝置80與載氣入口21之間的尾氣輸送管路501上。上述流量控制器81的設置有利于控制凈化后的尾氣與新鮮載氣的比例。

在本申請另一種典型的實施方式中，提供了一種碳納米管線材的制備方法，該制備方法包括：將液態(tài)碳源與催化劑混合，形成原料液；將原料液霧化，得到霧化原料；及利用載氣對霧化原料的流動方向進行引導，并使霧化原料在加熱的條件下進行催化反應，連續(xù)生成碳納米管線材。

碳納米管的制備原理為在加熱和催化劑的共同作用下液態(tài)碳源分解成原子碳并在催化劑表面析出，生成碳納米管。

將液態(tài)碳源與催化劑形成混合液后進行碳納米管的制備反應有利于使反應原料混合的更加均勻，從而有利于提高上述反應的穩(wěn)定性和可控性。將原料液進行霧化有利于使上述反應進行得更加充分，從而提高碳納米管的生成率。用載氣對霧化原料的流動方向進行引導使霧化原料進行催化反應，能夠使碳納米管順著載氣流動的方向進行生長，從而有利于提高碳納米管的取向性，進而提高碳納米管線材的導電性、抗拉伸強度等綜合性能。

在實際使用過程中，優(yōu)選使用超聲霧化器進行上述霧化過程，其頻率為200Hz至15MHz之間，功率為1～200W；實際霧化功率可以根據(jù)生產量進行調整。

上述制備方法中，載氣的流量可以根據(jù)實際需要進行調節(jié)。在一種優(yōu)選地實施方式中，載氣的流量為100～10000毫升/分鐘。將載氣的流量限定在上述范圍內有利于使反應過程中氣體的流動處于近平流層的狀態(tài)，在上述狀態(tài)下制備碳納米管有利于進一步提高碳納米管的取向性，進而有利于提高碳納米管線材的綜合性能。

上述制備方法中，液態(tài)碳源可以選用本領域常用的種類。在一種優(yōu)選的實施方式中，液態(tài)碳源包括但不限于二甲苯、乙醇、苯、正己烷和四氫呋喃中的一種或多種。上述物質來源廣、價格低廉因而選用上述液態(tài)碳源有利于降低碳納米管線材的制備成本。同時上述物質中碳元素的百分比含量較高，使用上述物質作為液態(tài)碳源還有利于提高碳納米管的生成率。

優(yōu)選催化劑為金屬有機物，該金屬有機物中的金屬元素為鐵、鈷、鎳和/或釔。優(yōu)選上述催化劑為二茂鐵和/或五羰基合鐵。催化劑包括但不限于上述物質，選用上述兩種催化劑有利于進一步提高碳納米管催化反應的反應活性。

上述制備方法中，本領域技術人員可以根據(jù)實際需要調整催化劑與液態(tài)碳源的用量比。在一種優(yōu)選的實施方式中，催化劑與液態(tài)碳源的用量比為5～200mg/mL。將催化劑和液態(tài)碳源的用量比限定在上述范圍內，有利于進一步提升催化劑的利用效率。

上述制備方法中，催化反應的溫度可以選擇本領域碳納米管制備時的反應溫度。在一種優(yōu)選的實施方式中，催化反應的溫度為750～1450℃。將催化反應的溫度限定在上述范圍內有利于進一步提高碳納米管的生成率。實際過程中上述催化反應可以在常壓或負壓下進行。

上述制備方法中，載氣可以選擇本領域常用的載氣。在一種優(yōu)選的實施方式中，載氣包括但不限于氫氣、氬氣和氮氣中的一種或多種，選用上述幾種氣體作為載氣有利于降低碳納米管線材的制備成本。

在上述制備方法中，載氣中氣體的組成及各組分間的比例關系可以根據(jù)實際需要進行調節(jié)。優(yōu)選地，載氣為氬氣與氫氣的混合氣體。更優(yōu)選地，混合氣體中氬氣與氫氣的流量比為2～10:1。將載氣中氬氣與氫氣的比例關系限定在上述范圍內有利于進一步提高碳納米管的生成率。

在一種優(yōu)選的實施例中，制備方法還包括收集所生成的碳納米管線材的步驟，且在收集過程中保持壓力恒定。在碳納米管線材收集過程保持壓力恒定有利于提高整個反應過程中多相流流動的穩(wěn)定性(包括反應物、載氣、生成物等)，進而有利于提高生成的納米管線材管徑的均一性。

在一種優(yōu)選的實施方式中，制備方法還包括尾氣回收的步驟，該步驟包括將催化反應過程排出的尾氣進行分離和配比處理后作為載氣重復利用的步驟。尾氣回收有利于實現(xiàn)尾氣的循環(huán)利用，同時還有利于提高碳的轉化率，減少載氣用量，節(jié)約制備成本，從而使碳納米管線材的制備更加經(jīng)濟、高效和減少污染排放，使之適合商業(yè)化生產。

本發(fā)明的另一方面還提供了一種碳納米管線材，該碳納米管線材采用上述制備方法制成或該碳納米管線材的密度為0.4～1.8×10³kg/m³，拉伸斷裂強度大于等于1.0GPa，電導率大于等于10⁶S·m^-1，最大電流載荷大于等于10³A/mm²。

由于本申請?zhí)峁┑奶技{米管具有較好的取向性，因而碳納米管線材中的相鄰碳納米管間距較小，且相互間范德瓦爾斯力較大，從而使得碳納米管線材具有較強的拉伸斷裂強度，同時碳納米管的良好取向性也使得碳納米管線材具有良好的電導率和最大電流載荷。同時碳納米管線材還具有密度較小的優(yōu)點。

目前廣泛使用的線材及其相關的產品(包括導電類金屬線材，非導電類纜繩、鉸鏈等)，因其自身的質量、耐腐蝕、耐磨、強度、彎曲疲勞壽命等因素，使得其性能或使用壽命受到影響。本發(fā)明的另一方面提供一種碳納米管導線，包括碳納米管線材，且上述線材中的碳納米管線材為本申請?zhí)峁┑奶技{米管線材。由于本申請?zhí)峁┑奶技{米管線材有導電性好、最大電流載荷高、拉伸斷裂強度大、密度小等優(yōu)點，將本申請?zhí)峁┑奶技{米管制成導線后，能夠大大地減輕其的重量和抗拉伸斷裂強度；同時還能夠保持與常用的優(yōu)良金屬線材相當?shù)膶щ娔芰?，而最大電流載荷遠高于常用的金屬線材。在實際使用過程中，上述碳納米管線材可以制成超微導線和常規(guī)導線，如直徑為5～80微米的超微導線以及直徑大于等于80微米的常規(guī)導線。

此外上述碳納米管導線具有優(yōu)異的導電性能，因而本發(fā)明的另一方面一種電子產品，包括導線，該導線為本申請?zhí)峁┑纳鲜鎏技{米管導線。優(yōu)選地上述電子產品為耳機。

由于本申請?zhí)峁┑奶技{米管線材制成導線后，能夠大大地減輕導線的重量、降低生產和使用費用、提升導電能力；同時上述導線還具有更高的拉伸強度、耐腐蝕能力和使用壽命等優(yōu)點。因而使用上述導線制得的電子產品的重量也會大大減輕，同時使用壽命也會更為長久。

由于本申請?zhí)峁┑奶技{米管線材具有上述優(yōu)點，因而可將其用于制作性能優(yōu)良的長距離輸電線纜、高性能精細線圈、碳納米管線材耳機、話筒(有線和無線)及連接線，精密傳感器的線圈，可穿戴的電子產品中采用碳納米管線材連接線，碳納米管線材織布電熱保暖服裝，碳納米管線材織布電熱毯，用于精密儀器、醫(yī)用檢測儀器等的碳納米管線材連接線及接插頭及精密傳感器的線圈等。

由于本申請?zhí)峁┑纳鲜鎏技{米管線材的拉伸斷裂強度大于等于1.0GPa，且密度小(0.4～1.8×10³kg/m³)，因而本發(fā)明另一方面還提供了一種纜繩，該纜繩包括上述碳納米管線材。利用上述碳納米管線材制備的纜繩具有拉伸強度大、耐腐蝕能力強、使用壽命長及重量輕等優(yōu)點。

以下結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，這些實施例不能理解為限制本發(fā)明所要求保護的范圍。

實施例1至6及對比例1采用圖1所述的裝置制備碳納米管線材；

實施例1至6及對比例1至2中碳納米管線材的性能參數(shù)通過以下方法測得：

采用型號為AUW220D的電子天平稱量長度為10米的碳納米管線材的重量；采用掃描電子顯微鏡測量不少于5處線材的直徑取平均值；由此計算出碳納米管線材的密度；

采用Instron公司5943Q型號的萬能材料測試機，遵照ASTM C1557標準(此標準適用于直徑小于等于250微米的線材)和ASTM A931標準(此標準在本專利中被用于測量直徑大于250微米的線材)對碳納米管線材的楊氏模量和拉伸斷裂強度等力學性能進行了檢測；

采用Keithley 4200CSC型號的多功能電源電表，遵照ASTM B193標準，使用四探針連接方法(消除接觸電阻影響)對碳納米管線材的電導率進行了檢測；

采用Keithley 2420型號的多功能電源電表，使用兩探針連接方法(線材開始熔斷時的荷載電流除以線材的橫截面積)對碳納米管線材的最大電流載荷能力進行了檢測。

實施例1

將液態(tài)碳源四氫呋喃與催化劑二茂鐵，按照每毫升四氫呋喃中加入150毫克二茂鐵催化劑的比例混合制成原料液。

將上述原料液在50kHz下進行霧化，得到霧化原料。

在速率為9000毫升/分鐘的載氣(氬氣與氫氣的流量比為3:1)的引導及溫度1450℃，常壓的條件下，使上述霧化原料進行催化反應，得到碳納米管線材。

使用碳納米管線材收集裝置對上述碳納米管線材進行收集。其中碳納米管線材的密度為900kg/m³，楊氏模量為250GPa，電導率為1.0×10⁷S·m^-1，最大電流載荷為6000A/mm²，拉伸斷裂強度為1.5GPa。

實施例2

將液態(tài)碳源二甲苯與催化劑二茂鐵，按照每毫升二甲苯中加入50毫克二茂鐵催化劑的比例混合制成原料液。

將上述原料液在50kHz下進行霧化，得到霧化原料。

在速率為9000毫升/分鐘的載氣(氬氣與氫氣的流量比為3:1)的引導及溫度1150℃，常壓的條件下，使上述霧化原料進行催化反應，得到碳納米管線材。

使用碳納米管線材收集裝置對上述碳納米管線材進行收集。其中碳納米管線材的密度為750kg/m³，楊氏模量為180GPa，電導率為8×10⁶S·m^-1，最大電流載荷為5500A/mm²，拉伸斷裂強度為1.35GPa。

實施例3

將液態(tài)碳源二甲苯與催化劑二茂鐵，按照每毫升二甲苯中加入2毫克二茂鐵催化劑的比例混合制成原料液。

將上述原料液在37kHz下進行霧化，得到霧化原料線材。

在速率為9000毫升/分鐘的載氣(氬氣與氫氣的流量比為3:1)的引導及溫度600℃，常壓的條件下，使上述霧化原料進行催化反應，得到碳納米管。

使用碳納米管線材收集裝置對上述碳納米管線材進行收集。其中碳納米管線材的密度為400kg/m³，楊氏模量為100GPa，電導率為1.1×10⁶S·m^-1，最大電流載荷為1100A/mm²，拉伸斷裂強度為1.05GPa。

實施例4

將液態(tài)碳源二甲苯與催化劑二茂鐵，按照每毫升二甲苯中加入20毫克二茂鐵催化劑的比例混合制成原料液。

將上述原料液在15MHz下進行霧化，得到霧化原料。

在速率為9000毫升/分鐘的載氣(氬氣與氫氣的流量比為3:1)的引導及溫度800℃，常壓的條件下，使上述霧化原料進行催化反應，得到碳納米管線材。

使用碳納米管線材收集裝置對上述碳納米管線材進行收集。其中碳納米管線材的密度為700kg/m³，楊氏模量為175GPa，電導率為2.4×10⁶S·m^-1，最大電流載荷為3500A/mm²，拉伸斷裂強度為1.08GPa。

實施例5

將液態(tài)碳源二甲苯與催化劑二茂鐵，按照每毫升二甲苯中加入20毫克二茂鐵催化劑的比例混合制成原料液。

將上述原料液在1MHz下進行霧化，得到霧化原料。

在速率為9000毫升/分鐘的載氣(氬氣與氫氣的流量比為3:1)的引導及溫度1350℃，常壓的條件下，使上述霧化原料進行催化反應，得到碳納米管線材。

使用碳納米管線材收集裝置對上述碳納米管線材進行收集。其中碳納米管線材的密度為750kg/m³，楊氏模量為185GPa，電導率為4×10⁶S·m^-1，最大電流載荷為3200A/mm²，拉伸斷裂強度為1.15GPa。

實施例6

將液態(tài)碳源二甲苯與催化劑二茂鐵，按照每毫升二甲苯中加入20毫克二茂鐵催化劑的比例混合制成原料液。

將上述原料液在1MHz下進行霧化，得到霧化原料。

在速率為50毫升/分鐘的載氣(氬氣與氫氣的流量比為3:1)的引導及溫度1350℃，常壓的條件下，使上述霧化原料進行催化反應，得到碳納米管線材。

使用碳納米管線材收集裝置對上述碳納米管線材進行收集。其中碳納米管線材的密度為600kg/m³，楊氏模量為132GPa，電導率為1.8×10⁶S·m^-1，最大電流載荷為1800A/mm²，拉伸斷裂強度為1.05GPa。

對比例1

將液態(tài)碳源四氫呋喃與催化劑二茂鐵，按照每毫升二甲苯中加入100毫克二茂鐵催化劑的比例混合制成原料液。

將上述原料液在200KHz下進行霧化，得到霧化原料。

使上述霧化原料進行催化反應，得到碳納米管線材。

使用碳納米管線材收集裝置對上述碳納米管線材進行收集。其中碳納米管線材的密度為400kg/m³，楊氏模量為80GPa，電導率為1.2×10⁵S·m^-1，最大電流載荷為600A/mm²，拉伸斷裂強度為0.56GPa。

對比例2

將液態(tài)碳源二甲苯與催化劑二茂鐵，按照每毫升二甲苯中加入50毫克二茂鐵催化劑的比例混合制成原料液。

將上述原料液加熱蒸發(fā)，得到原料氣。

使上述原料氣在1150℃進行催化反應，得到碳納米管線材。

使用碳納米管線材收集裝置對上述碳納米管線材進行收集。其中碳納米管線材的密度為200kg/m³，楊氏模量為56GPa，電導率為5.5×10⁴S·m^-1，最大電流載荷為120A/mm²，拉伸斷裂強度為0.4GPa。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例實現(xiàn)了如下技術效果：將液態(tài)碳源與催化劑形成混合液后進行碳納米管線材的制備反應有利于使反應原料混合得更加均勻，從而有利于提高上述反應的穩(wěn)定性和可控性。采用霧化單元將原料液進行霧化有利于使上述反應進行得更加充分，從而提高碳納米管的生成率。借助于載氣將霧化后的原料送入加熱后的反應單元能夠使碳納米管順著載氣流動的方向進行連續(xù)生長，從而有利于提高碳納米管的取向性，進而提高碳納米管線材的導電性、抗拉伸強度等綜合性能。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。