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实心碳纳米纤维相关介绍

致研科技2017-07-04文章动态


来源:电纺期刊

实心碳纳米纤维简称CNFs,它是由多层石墨片卷曲而成的纤维状纳米炭材料,它的直径一般在10 nm~500nm,是介于纳米碳管和普通碳纤维之间的准一维碳材料,具有较高的结晶取向度、较好的导电和导热性能。碳纳米纤维除了具有化学气相沉积法生长的普通碳纤维低密度、高比模量、高比强度、高导电、热稳定性等特性外,还具有缺陷数量少、长径比大、比表面积大、结构致密等优点。它是一种高性能纤维,既具有碳材料的固有本征,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代军民两用新材料,已广泛用于航空航天、交通、体育与休闲用品、医疗、机械、纺织等各领域。
 
制备CNFs 有两种方法,即静电纺丝法和化学气相沉积(CVD)法。化学气相沉积(CVD)法是利用低廉的烃类化合物作原料,在一定的温度(500℃~1000℃)下,使烃类化合物在金属催化剂上进行热分解来合成碳纳米纤维的方法。
 
静电纺丝法是近年来报道的一种制备碳纳米纤维的新方法。1996 年,Reneker 等利用静电纺丝法制备了PAN 纳米纤维,再经热处理得到了CNF。从此,静电纺丝制备CNF 备受关注。静电纺丝制备CNF,一般都要经过以下几个过程:首先静电纺丝制备CNF 的前躯体纳米纤维,其次把前驱体纳米纤维在空气中预氧化,最后将其在保护气氛   (如N2)中高温碳化。静电纺CNF 的前驱体中,由于聚丙烯腈(PAN)含碳量较高且其碳化得到的CNF 的结构多样、可控等优点,因此PAN 基CNF 研究最多,除了PAN 之外,还研究其他前驱体纳米纤维,经过预氧化和碳化获得CNF,如:PI、PVP、酚醛树脂、PVA 和纤维素等等,如表1 所示。除了制备常规的CNF,静电纺丝还可制备一些异形结构CNF,如多孔CNF 和中空CNF 等。Ji 等静电纺制备PAN/PLLA 复合纳米纤维,经过预氧化和碳化,PLLA被除去,获得了多孔CNF。Lallave 等利用同轴静电纺丝以单一的木质素为前驱体获得了中空CNF。


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文章关键词
纳米纤维