實心碳納米纖維簡介

來源：電紡期刊

實心碳納米纖維簡稱CNFs，它是由多層石墨（mò）片卷曲而成的纖（xiān）維狀納米炭材料，它的直徑一般（bān）在10 nm～500nm，是介於納米碳管和普通碳纖維之間的準一維碳材料，具有較高的結晶取向度、較好的導電和導熱性能。碳納米纖維除了具有化學（xué）氣相沉積法生長的普通碳（tàn）纖維低（dī）密（mì）度、高比模（mó）量、高比強度、高導電、熱穩定性等特性外，還具有缺陷數量少、長徑比大、比表麵積（jī）大、結構致密等優點。它是一種高性能纖維，既具有碳材（cái）料的固有本征，又兼備紡織纖維的柔軟可加（jiā）工性，是新一代軍民兩（liǎng）用新材（cái）料（liào），已廣泛（fàn）用於航空（kōng）航天、交通、體育與休閑用品、醫療、機械、紡織等各領（lǐng）域。

製備CNFs 有兩（liǎng）種方法，即靜電紡絲法和化學（xué）氣相沉積（CVD）法。化學氣相沉積(CVD)法是（shì）利用低廉的烴類化合物作原料，在一定的溫度（500℃～1000℃）下，使（shǐ）烴類化合物（wù）在金屬催化劑（jì）上進（jìn）行熱分（fèn）解來合成碳納米纖維的方法（fǎ）。

靜電紡絲法是近年來報道的一種製（zhì）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（mǐ）纖（xiān）維，再經熱處理（lǐ）得到了CNF。從此，靜電紡絲（sī）製備CNF 備（bèi）受關注。靜電（diàn）紡（fǎng）絲製備CNF，一般都要經過以下幾個過程：首先靜電紡絲製備CNF 的前軀體納米纖維，其次把前驅體納米纖維在空氣中預氧化，後將其在（zài）保護氣氛   （如N_２）中高溫碳（tàn）化。靜電紡CNF 的（de）前驅體中，由於（yú）聚丙（bǐng）烯腈（PAN）含碳量較高且其碳化得（dé）到的CNF 的（de）結構（gòu）多樣、可控等優點，因此PAN 基（jī）CNF 研（yán）究多，除了PAN 之外，還研究其他前（qián）驅體納米纖維，經過預氧化（huà）和碳化獲得CNF，如：PI、PVP、酚醛樹脂、PVA 和纖維素等等，如表（biǎo）1 所示。除了製（zhì）備（bèi）常規的（de）CNF，靜電紡絲還可製備一些異形結構CNF，如多孔CNF 和中空CNF 等（děng）。Ji 等靜電紡製備PAN／PLLA 複合納米纖維，經過預氧化和碳化（huà），PLLA被除去，獲（huò）得（dé）了多孔CNF。Lallave 等利（lì）用同軸靜電紡絲以單一的木質素為前驅體獲得了中空CNF。

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