實(shí)心碳納米纖維簡(jiǎn)介

來(lái)源：電紡期刊

實(shí)心碳納米纖維簡(jiǎn)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(zhǎng)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(zhǎng)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。化學(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(lái)合成碳納米纖維的方法。

靜電紡絲法是近年來(lái)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(guò)以下幾個(gè)過(guò)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_２）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(guò)預(yù)氧化和碳化獲得CNF，如：PI、PVP、酚醛樹(shù)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(guò)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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