實心碳納米纖維簡介

來源：電（diàn）紡期刊

實心碳納米（mǐ）纖維簡稱CNFs，它是由多層石墨片卷曲而成的纖維（wéi）狀納米炭材料，它的直徑一（yī）般在10 nm～500nm，是介於納米碳管和（hé）普通碳纖維之間的（de）準一維碳材料，具有較高的結晶取向度、較好的導（dǎo）電和導熱性能。碳納米纖（xiān）維除了具有化學（xué）氣相沉積法生長的普通碳纖維（wéi）低密度、高比模量（liàng）、高比強度、高導電、熱穩（wěn）定性等特性外，還具有缺陷數量少、長徑比大、比表麵積大、結構致密等優點（diǎn）。它（tā）是一種（zhǒng）高性能纖維，既具有碳材料的固（gù）有本征，又兼備紡織纖維的柔軟可加工（gōng）性，是新一代軍民兩用新材料，已廣泛用於（yú）航空航（háng）天、交通、體育與休閑用品、醫療、機械、紡織等（děng）各領域。

製備CNFs 有兩種方法，即靜電紡絲法和化學氣相沉積（jī）（CVD）法。化學氣相（xiàng）沉積(CVD)法是利用低廉的烴類（lèi）化合物作原（yuán）料，在一定的溫度（500℃～1000℃）下，使烴（tīng）類化合（hé）物在金屬催化劑上進行熱分解來合成碳納米纖維的方法。

靜電紡絲（sī）法是近年來報道的一種製備碳納米纖維的新方法。1996 年，Reneker 等利用靜電紡絲法製備了PAN 納米纖維，再經熱處理得到了CNF。從此（cǐ），靜（jìng）電紡絲製備CNF 備受關注。靜電紡絲（sī）製備CNF，一般都要經過以下幾個過（guò）程：首先靜電紡絲製備CNF 的前軀（qū）體納米纖（xiān）維（wéi），其次把前驅體納米纖維在空氣（qì）中預氧化，後將其在保護氣氛（fēn）   （如N_２）中高溫碳化。靜電紡CNF 的前驅體中，由於聚丙烯腈（PAN）含碳量較高且其碳化得到的CNF 的結構多樣、可控等優點，因（yīn）此PAN 基CNF 研究多，除了PAN 之外，還（hái）研究其（qí）他前驅體納米纖維，經過預氧化和碳化獲得CNF，如：PI、PVP、酚醛樹脂、PVA 和纖維素等等，如表1 所示。除了（le）製備常（cháng）規的（de）CNF，靜電紡絲還可（kě）製備一些異形結構CNF，如多（duō）孔CNF 和中空CNF 等。Ji 等靜電紡（fǎng）製備PAN／PLLA 複合納米纖維，經過預氧化和碳（tàn）化，PLLA被除去，獲得了（le）多孔CNF。Lallave 等（děng）利用同軸靜（jìng）電紡絲以單一的（de）木質素為前驅體獲得了中空CNF。

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