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實(shí)心碳納米纖維簡介

更新時間:2017-06-21      點(diǎn)擊次數(shù):6541

來源:電紡期刊

 

實(shí)心碳納米纖維簡稱CNFs,它是由多層石墨片卷曲而成的纖維狀納米炭材料,它的直徑一般在10 nm~500nm,是介于納米碳管和普通碳纖維之間的準(zhǔn)一維碳材料,具有較高的結(jié)晶取向度、較好的導(dǎo)電和導(dǎo)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纖維低密度、高比模量、高比強(qiáng)度、高導(dǎo)電、熱穩(wěn)定性等特性外,還具有缺陷數(shù)量少、長徑比大、比表面積大、結(jié)構(gòu)致密等優(yōu)點(diǎn)。它是一種高性能纖維,既具有碳材料的固有本征,又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性,是新一代軍民兩用新材料,已廣泛用于航空航天、交通、體育與休閑用品、醫(yī)療、機(jī)械、紡織等各領(lǐng)域。

 

制備CNFs 有兩種方法,即靜電紡絲法和化學(xué)氣相沉積(CVD)法?;瘜W(xué)氣相沉積(CVD)法是利用低廉的烴類化合物作原料,在一定的溫度(500℃~1000℃)下,使烴類化合物在金屬催化劑上進(jìn)行熱分解來合成碳納米纖維的方法。

 

靜電紡絲法是近年來報(bào)道的一種制備碳納米纖維的新方法。1996 年,Reneker 等利用靜電紡絲法制備了PAN 納米纖維,再經(jīng)熱處理得到了CNF。從此,靜電紡絲制備CNF 備受關(guān)注。靜電紡絲制備CNF,一般都要經(jīng)過以下幾個過程:首先靜電紡絲制備CNF 的前軀體納米纖維,其次把前驅(qū)體納米纖維在空氣中預(yù)氧化,后將其在保護(hù)氣氛   (如N)中高溫碳化。靜電紡CNF 的前驅(qū)體中,由于聚丙烯腈(PAN)含碳量較高且其碳化得到的CNF 的結(jié)構(gòu)多樣、可控等優(yōu)點(diǎn),因此PAN 基CNF 研究多,除了PAN 之外,還研究其他前驅(qū)體納米纖維,經(jīng)過預(yù)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。除了制備常規(guī)的CNF,靜電紡絲還可制備一些異形結(jié)構(gòu)CNF,如多孔CNF 和中空CNF 等。Ji 等靜電紡制備PAN/PLLA 復(fù)合納米纖維,經(jīng)過預(yù)氧化和碳化,PLLA被除去,獲得了多孔CNF。Lallave 等利用同軸靜電紡絲以單一的木質(zhì)素為前驅(qū)體獲得了中空CNF。

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