碳纳米纤维修饰碳纤维的研究及其进展

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T1000 级碳纤维及其复合材料研究与应用进展

摘要本文介绍了T1000 级碳纤维的发展历程，综述了T1000 级碳纤维及其复合材料的研究及应用情况，指出了国产T1000 级碳纤维应用研究需要关注的问题。

1引言碳纤维是一种碳元素组成占总质量90％以上，具有高强度、高模量、耐高温等优点的纤维材料。

最早可追溯至18 世纪的爱迪生和斯旺，1959年日本首先发明了聚丙烯腈（PAN）基碳纤维，而当下碳纤维的核心技术和产能被日本、美国以及一些欧洲发达国家和地区掌控。

T1000 级碳纤维作为碳纤维中的高端产品，在航空航天领域有着极大的用途。

高性能碳纤维的研究可以改善固体火箭发动机消极质量、提升载药量、提高质量比，对于先进武器的发展研究以及航天探索有重大意义。

目前国外已经大量使用T1000 级碳纤维的缠绕容器和固体火箭发动机壳体，因此开展国产T1000级碳纤维及其复合材料的应用研究迫在眉睫。

碳纤维的制备包括物理、化学、材料科学等多个领域的内容，总体分为纺丝原液的聚合、聚丙烯腈原丝的纺制、预氧化和碳化三个步骤，有众多因素需要调控。

根据缺陷理论和最弱连接理论，制备过程中产生的缺陷是影响碳纤维性能的主要因素，为保证碳纤维的性能，需要对每个工艺流程中工艺参数精准调控，由于加工过程中的各参数之间相互作用十分复杂，且目前一些工艺流程中的实际形成和演变机理不明，也使得高性能碳纤维，尤其是T1000 级碳纤维的研制有很大困难。

T1000 级碳纤维的研究主要包括碳纤维本身性能的研究、碳纤维复合材料的改性研究、碳纤维复合材料使用性能的研究几个方面。

由于T1000 级碳纤维本身的高性能、价格昂贵等原因，且国产T1000 级碳纤维还没有正式投入应用的报道，在实际应用方面主要介绍国外T1000 级碳纤维在航空航天以及其他领域的应用情况。

2T1000 级碳纤维性能研究现状1962 年正式开展PAN 基碳纤维的研制，1986 年研制出T1000G 碳纤维。

2014 年 3 月，通过碳化精细控制技术在纳米层级内控制纤维结构，成功研发出T1100G 碳纤维，2017 年 6 月强度由6600MPa 更新至7000MPa，目前东丽已完成了T1200 碳纤维的量产。

碳纳米管修饰碳纤维增强树脂基复合材料力学性能研究进展

关键词碳纳米管碳纤维树脂基复合材料力学性能文献标识码：Ａ中图分类号：Ｔｔｋ３３２
ＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒｅｓｓｏｎＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｙｏｆＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒＲｅｓｉｎ－ｂａｓｅｄ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＣＦｒｅｓｉｎ－ｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｃａｒｂｏｎｎａｎｏｔｕｂｅｓ，ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ，ｒｅｓｉｎ－ｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙ
ＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＭｏｄｉｆｉｅｄｂｙＣａｒｂｏｎＮａｎｏｔｕｂｅ
ＪＩＡＯＬｏｎｇ。ＫＡＮＧＷｅｉｍｉｎ．ＣＨＥＮＧＢｏｗｅｎ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＴｅｘｔｉｌｅｓ，ＴｉａｎｊｉｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３８７）
・
８８・
材料导报Ａ：综述篇
２０１３年１２月（上）第２７卷第１２期
碳纳米管修饰碳纤维增强树脂基复合材料力学性能研究进展
焦珑，康卫民，程博闻
（天津工业大学纺织学部，天津３００３８７）

纳米碳纤维的功能和应用

纳米碳纤维的功能和应用
纳米碳纤维是一种新型的高性能材料，具有许多独特的物理和化学性质，如高强度、高刚度、轻质、良好的导电性和导热性等。

这些特性使得纳米碳纤维在许多领域都有广泛的应用。

在航空航天领域，纳米碳纤维可以用于制造航天器外壳、发动机部件、飞机翼等，以提高飞行器的强度、刚度和稳定性，同时减轻重量，提高燃油效率。

此外，纳米碳纤维在汽车工业中也有广泛应用，如制造汽车零部件、车身、车轮等，可以提高汽车的强度和刚度，降低重量，提高燃油效率。

在电子领域，纳米碳纤维可以用于制造电子产品外壳、电路板、电池等，可以提高产品的强度和刚度，减轻重量，提高性能。

此外，纳米碳纤维还可以用于制造体育器材、医疗器械、环保设备等领域。

例如，纳米碳纤维可以用于制造高尔夫球杆、自行车车架等，以提高产品的强度和刚度，降低重量；也可以用于制造医疗器械和康复器械等，以提高产品的强度和刚度，提高舒适性和稳定性。

总之，纳米碳纤维作为一种高性能材料，在许多领域都有广泛的应用前景。

随着技术的不断进步和应用需求的不断增长，纳米碳纤维的应用领域还将不断扩大。

碳纤维发展现状及其发展趋势

碳纤维开展现状及其开展趋势0 引言高性能纤维是指耐热好、质量轻、强度高、高模量的特种纤维材料。

作为高性能纤维的一种,碳纤维既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。

碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上。

它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得。

碳纤维具有十分优异的力学性能，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维，特别是在2000℃以上的高温惰性环境中，碳材料是唯一强度不下降的物质，是其他主要构造材料〔金属及其合金〕所无法比较的。

除了优异的力学性能外，碳纤维还兼具其他多种优良性能，如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热传导性高、热膨胀系数低、光穿透性高，非磁体但有电磁屏蔽性等。

作为高性能纤维的一种，碳纤维既有碳材料的固有特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是先进复合材料最重要的增强材料，已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用，从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。

因此，碳纤维被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表，为世人所瞩目。

碳纤维产业在兴旺国家支柱产业升级乃至国民经济整体素质提高方面，发挥着非常重要的作用，对我国产业构造的调整和传统材料的更新换代也有重要意义，对国防军工和国民经济有举足轻重的影响。

1 国内外碳纤维的开展现状1.1 国外碳纤维的开展现状碳纤维的起源可追溯到19世纪后期，美国人爱迪生〔Edson〕用碳丝制作灯泡的灯丝，从而创造了电灯，给人类社会带来了光明。

但是在20世纪初期，美国通用电器公司的库里基〔Coolidge〕创造了用钨丝取代碳丝作为灯丝，并一直沿用至今。

这使得碳丝一度退出了历史舞台。

直到20世纪50年代，在美苏冷战和争霸的时代背景下，为了解决战略武器的耐高温和耐烧蚀材料，碳纤维再次进入人们的关注视角。

碳纤维表面生长碳纳米管技术研究进展

热性能和力学性能引起了人们的广泛关注。ＣＮＴｓ具有高达
２００ＧＰａ的超高强度和１ＴＰａ的超高模量，使它成为提高复合材料力学性能的首要选择［２］。但由于ＣＮＴｓ存在团聚、卷
ＣＮＴｓ在ＣＦ基底上生长存在以下问题：第一，ＣＦ表面存在上浆剂，在沉积温度下上浆剂易氧化，影响催化效率；第二，催化剂容易渗入ＣＦ内部导致催化作用失效；第三，容易引入其它含碳副产物导致ＣＮＴｓ纯度降低】。因此，在生
（ＣＮＧＣＩｎｓｔｉｔｕｔｅ５３，Ｊｉｎａｎ２５００３１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｇｒｏｗｉｎｇｃａｒｂｏｎｎｎｏａｔｕｂｅｓ（ＣＮＴｓ）ｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｃａｒｂｏｎｉｆｂｅｒｓ（ＣＦ）ｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．
Ｅｆｆｅｃｔｏｆｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｔｉｍｅａｎｄｃａｒｂｏｎｓｏｕｒｃｅｇａｓｏｎｔｈｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＣＮＴｓｗａｓｒｅｖｉｅｗｅｄ．
碳纤维表面生长碳纳米管技术研究进展

碳纳米管与碳纤维的生长及其应用研究

碳纳米管与碳纤维的生长及其应用研究碳纳米管(CNT)和碳纤维(CF)是两种独特的材料，拥有许多优异的物理性质和应用潜力。

CNT是由碳原子围绕着中心轴线成穹顶状排成的管状结构，而CF则是由大量细小的碳纤维缠绕聚合而成。

这两种材料的生长机制和应用研究日益引起科学家的关注。

1.碳纳米管的生长机制碳纳米管最初是由日本科学家尘烟秀男通过电弧放电法在石墨电极上制备出来的，随后有多种生长方法被发明并得到了广泛应用。

其中，最为常见的方法是基于化学气相沉积法(CVD)，具体过程是，在一定温度下将碳源(如甲烷)与催化剂(如氧化镍)作用于CVD反应器中，形成的碳原子在催化剂表面的孔洞中聚集，随后形成管状结构并随气流被带走。

这个过程中，温度、气流速度和气相化学反应等参数都会影响CNT的生长速率和形貌，因此需要通过不断优化反应条件和控制催化剂表面形貌来获得理想的CNT。

除了CVD法之外，还有许多其他生长方法，如射频等离子体法、激光热解法、化学还原法等，它们各有优缺点，且能够制备出不同品质和形态的CNT。

对CNT的生长机制的深入探究以及对不同生长条件下CNT的生长形貌和性能的研究，能够为CNT的大规模制备和优化提供宝贵的理论和实践指导。

2.碳纤维的生长机制与CNT相比，碳纤维是一种更为传统和成熟的碳材料，其生长机制主要涉及碳化纤维的制备及碳化反应。

晶体结构的研究显示，CNT其实是由一层层的类石墨纳米片叠加而成，而纤维则是由纳米片层叠后再聚集成束。

因此，纤维的生长主要包括聚结和碳化两个过程：首先是聚结过程，其中纤维毛细力作用引起了类石墨片层的分布排列，形成初步连续的CBN(碳化硼氮)网络结构。

之后是碳化过程，即将预制的CBN网络结构在高温下用溶剂稀释制成流动的碳源溶液，再将其放在内部练制好的石墨坯体中，在真空或者惰性气氛中，经过热熔并反应生长出纤维形态的炭/碳或其复合材料。

纤维的生长过程主要受制于碳化速率及溶液纯度等因素，并且同时也能对于纤维性能的表现产生重要的影响。

纳米碳纤维技术的新进展

１．０１５ ×１０美元／ａ，依据ＢＣＣ的研究报告，２０１５年前全球ＮＦ的年增长率在３４．３％，至２０２０年期间的ＮＦ的增长率可望达￣ＪＩ３７．２％，届时的市场规模将
纳米碳材料主要包括ｃＮＦ、单壁纳米管
ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
ｅｌｅｃｔｒｏ－－ｓｐｉｎｎｉｎｇ；
ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；
ｌｉｆｅｃｙｃｌｅａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ；
关键词：纳米碳纤维；静电纺丝；化学汽相沉积法；生命周期分析；进展
中图分类号：ＴＢ３８３文献标识码：Ａ文章编号：１００７．９８１５（２０１３）０４－００４６－０６
Ｎｅｗｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃａｒｂｏｎｎａｎｏ－－ｉｆｂｅｒｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．ＩｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｍａｒｋｅｔｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｉｔｙｉｎａｓｐｅｃｔｓｏｆＣＮＦｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ｈｙｄｒｏｇｅｎｓｔｏｒａｇｅａｎｄｃａｔａｌｙｓｔｓｕｐｐｏｒｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎｎａｎｏ－－ｉｂｆｅｒｓ；

纳米纤维材料的研究进展

纳米纤维材料的研究进展纳米纤维材料的研究一直是材料科学领域的热门研究课题。

随着技术的不断发展，纳米纤维材料在生物医学、能源、环境科学等领域的应用也越来越广泛。

本文将介绍纳米纤维材料的最新研究进展。

一、制备方法的发展制备纳米纤维材料的方法有很多种，其中最为常用的两种方法是电纺和纳米纤维喷射技术。

电纺技术是利用高电场将高分子材料从喷嘴中拉伸成具有纳米级直径的纤维，该方法性能稳定，容易控制纤维直径，广泛应用于生物医学和能源领域。

纳米纤维喷射技术是通过将溶剂和高分子材料混合后，在高电压作用下形成细流，然后在空气中干燥，形成纳米纤维材料。

该方法制备速度快且适用于大规模生产，广泛应用于过滤分离和防护领域。

二、性能的优化在制备过程中，我们可以通过改变材料性质，调整制备条件等方法来优化纳米纤维材料的性能。

例如，将碳纤维和氧化石墨烯等材料引入到纳米纤维中，可以提高其机械性能和导电性能，并且扩展了其应用范围。

同时，通过改变纤维的表面性质、制备条件等方法，可以调节其疏水性、亲水性和稳定性等性质，以适应具体应用的要求。

此外，在生物医学领域中，我们还可以将生物活性物质与纳米纤维材料相结合，来实现纳米级别的药物送达和控释，这些都是优化纳米纤维材料性能的有效方法。

三、应用领域的拓宽在生物医学领域，纳米纤维材料已被广泛应用于组织工程和药物传递。

例如，可以通过改变纤维直径、表面性质等方法来模拟人体组织结构，帮助细胞生长和组织修复。

此外，在药物传递方面，纳米纤维材料可以将药物嵌入纳米纤维中，实现长时间的缓释和比常规药物更好的传递效果。

在能源领域，纳米纤维材料可以通过利用其高比表面积和大量的活性位点来提高储能和催化性能。

例如，在锂离子电池中，纳米纤维材料可以提高电极材料的比表面积，从而提高电池的能量密度和循环寿命。

在催化领域，纳米纤维材料可以通过高效的可控晶核成核和生长来制备高效的催化剂，提高化学反应效率。

在环境科学领域，纳米纤维材料可以通过改变其表面性质，实现高效的分离、去污和环境修复等应用。

碳纤维复合材料的研究进展及其应用

碳纤维复合材料的研究进展及其应用碳纤维复合材料是一种由高强度的碳纤维与树脂基体组成的复合材料。

由于具有高强度、低密度、优异的耐高温性能以及良好的耐腐蚀性等特点，碳纤维复合材料在航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域有着广泛的应用。

本文将对碳纤维复合材料的研究进展及其应用进行探讨。

首先，碳纤维复合材料的研究进展主要集中在材料的改性与强化方面。

目前的研究包括改进纤维表面处理技术、改善树脂基体的改性方法以及提高复合材料界面结合强度等方面。

例如，通过改进氧化法和表面改性方法，可有效提高碳纤维的表面活性，增加与树脂基体的相容性，提高界面结合强度。

同时，研究人员还通过添加纳米颗粒等方法，实现了对碳纤维复合材料性能的进一步增强。

其次，碳纤维复合材料在航空航天领域具有重要的应用价值。

碳纤维复合材料的低密度和高强度使其成为制造飞机和航天器的理想材料。

目前的研究主要集中在开发高性能、轻质碳纤维复合材料结构件，以减轻飞机和航天器的重量、提高燃油效率和载重能力。

比如，碳纤维复合材料可以应用于飞机机身、机翼、尾翼等部件的制造，能够显著提高航空器的综合性能。

此外，碳纤维复合材料在汽车制造领域也有广泛的应用。

由于碳纤维复合材料具有轻质、高强度和良好的耐腐蚀性能，它可以减轻汽车重量，提高车辆的燃油经济性和行驶性能。

目前的研究主要集中在开发碳纤维复合材料车身结构的制造工艺和材料设计。

例如，研究人员正在探索如何将碳纤维复合材料应用于汽车车身各个部位，设计出更轻、更坚固的车身结构。

此外，碳纤维复合材料还在船舶制造、体育器材制造等领域有着广泛的应用。

在船舶制造领域，碳纤维复合材料可以替代传统金属材料，减轻船舶重量，提高船舶的速度和燃油效率。

在体育器材制造领域，碳纤维复合材料可以制造出更轻、更坚固的高尔夫球杆、网球拍等器材，提高运动员的竞技水平。

总之，碳纤维复合材料的研究进展及其应用前景广阔。

随着材料科学和工艺技术的不断发展，碳纤维复合材料将在更多的领域得到广泛应用，推动相关产业的发展。

气相生长纳米炭纤维的研究进展

气相生长纳米炭纤维的研究进展【摘要】气相生长纳米炭纤维是一种重要的纳米材料，具有广泛的应用前景。

本文总结了气相生长纳米炭纤维的制备方法、结构特征、性能优势以及在不同领域中的应用。

研究发现，气相生长法制备的纳米炭纤维具有高比表面积、优异的导电性和力学性能，适用于电池、储能设备、传感器等领域。

未来发展方向包括进一步提高生长效率、改善纳米炭纤维的结构和性能。

气相生长纳米炭纤维的研究为纳米材料领域提供了新思路，具有重要意义，有望在未来的应用中发挥重要作用。

【关键词】气相生长、纳米炭纤维、研究进展、制备方法、结构特征、性能优势、应用领域、未来发展方向、纳米材料、新思路、应用前景1. 引言1.1 气相生长纳米炭纤维的研究进展气相生长纳米炭纤维是一种重要的纳米材料，其在纳米科技领域具有广泛的应用前景。

随着研究的不断深入，气相生长纳米炭纤维的制备方法、结构特征、性能优势以及在各个领域中的应用都得到了广泛的关注和探讨。

研究者们通过不断地探索和创新，为气相生长纳米炭纤维的发展提供了新的思路和方向。

未来，气相生长纳米炭纤维有望在材料科学、纳米技术、能源领域等多个领域取得更加重要的成就，为人类社会的进步和发展做出更大的贡献。

对气相生长纳米炭纤维的研究进展进行深入的探讨和总结，有助于更好地认识和理解这一领域的发展情况，促进相关领域的进步和创新。

.2. 正文2.1 气相生长纳米炭纤维的制备方法化学气相沉积是通过在反应室中将气态前驱体分子进行化学反应得到纳米炭纤维的方法。

在该过程中，通常使用金属催化剂如铁、镍、钴等作为催化剂。

将金属催化剂沉积在衬底上，然后将气态碳源分子（如甲烷、乙烯等）通过化学反应转化成碳原子，沉积在金属表面形成纳米炭纤维。

化学气相沉积制备方法具有操作简单、能够控制纳米炭纤维直径和长度等优点。

热解方法是指将含碳气体或液体在高温条件下使其裂解生成纳米炭纤维。

通常使用的气体有甲烷、乙烯等，将其注入反应室中，在高温下（通常是800-1000摄氏度）进行裂解，生成纳米炭纤维。

碳纤维制备技术的研究进展

碳纤维制备技术的研究进展碳纤维是一种高性能复合材料，具有轻质、高强、高模量、耐高温、耐腐蚀等优点。

因此，碳纤维被广泛应用于航空、航天、汽车、体育器材、新能源等领域。

碳纤维制备技术的研究发展是实现碳纤维产业化的重要基础，本文将分析碳纤维制备技术的研究进展。

一、传统碳纤维制备技术传统的碳纤维制备技术包括射线裂解法、拉延法、吐丝法、气相溶胶凝胶法、催化化学气相沉积法等。

这些制备技术存在的问题主要有两个方面，一是能耗大，投资成本高；二是所得碳纤维性能难以控制，存在方向性差、纤维直径变化大等缺陷。

二、新型碳纤维制备技术2.1 高温炭化法高温炭化法是指将高分子材料在高温条件下进行热解，生成高纯度的碳化物，再经过拉伸、热处理等步骤制得碳纤维。

该制备技术由于成本低、生产工艺简单、碳纤维性能可控等优点，被广泛关注。

目前，该技术在美国商业应用已经实现。

2.2 微波炭化法微波炭化法是指利用微波辐射烧结材料，高速形成碳化物，再通过拉伸等步骤制备碳纤维。

该方法具有微波辐射穿透、速度快、成本低、冲击能小等优点，可控性较高。

该技术在国内外研究者的共同努力下，取得了一定的研究进展。

2.3 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是指将有机/无机前驱体通过水热反应或溶胶凝胶技术，制备精细、均匀的纳米颗粒，再经高温炭化处理制得碳纤维。

该技术由于反应条件温和、产物纤维形成性能好，可控性强，所得碳纤维具有纤维直径小、方向性好等特点。

三、碳纤维的应用前景随着新材料技术的发展和碳纤维的优越性能，碳纤维在多个领域的应用已经到了广泛、深入的地步，其中航空、航天、汽车、体育器材、新能源等领域是碳纤维应用的主要方向。

比如，在航空航天领域，碳纤维被广泛应用于飞机、火箭、卫星等部分结构件中；在汽车领域，碳纤维被用于车身材料、制动系统、轮毂等部分零部件中。

可以预见，随着技术的不断进步，碳纤维的应用前景将会更加广阔。

结语：本文介绍了碳纤维制备技术的研究进展，分析了传统制备技术的缺陷，阐述了新型制备技术的优势和应用前景。

MIT团队设计实用的碳纳米管涂层碳纤维方法

料，在２０１３年Ｄａｙｔｏｎａ５００赛车比赛（美国佛罗里
度增长。
该公司把碳纤维复合材料事业放在下一代核心事业，占有一定的位置，应当对应需要增长，在全球推进扩大制造能力和新技术开发。尤其是在飞机和汽车产业集结的美国，是碳
这些结果突出了分层ＣＦＳ以前未知的合成机制，
该公司自从１９９０年代前期收买Ｇｒａｆｉｌ公司和Ｎｅｗｐｏｒｔ公司以来，作为集团公司强化联合运作起来。这次通过两公司整合，意在决定谋求快速化发展，共同实现从碳纤维到复合材料的流水作业开发和制造体制，确实对应市场的需要，高效率供应多种制品，加快在美国扩大事业。碳纤维由于面向飞机、汽车等运输机器、风力发电及高压容器等新能源相关利用，作为削减ＣＯ，和节能有贡献的材料，预测世界需求将大幅
第３８卷第３期
２０１３生６ｐ］
高科技鲜雏与应用
Ｈｉ・ＴｅｃｈＦｉｂｅｒ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
、，ｏｌ－３８ＮＯ．３Ｊｕｎ．２０１３
…Ｔ团队设计实用的碳纳米管涂层碳纤维方法
电极。
其他比赛系列，例如ＬｅＭａｎｓ（法国勒兰）和不同的欧洲巡回锦标赛。

电纺碳纳米纤维复合材料制备及电化学性能研究

电纺碳纳米纤维复合材料制备及电化学性能研究电纺碳纳米纤维复合材料制备及电化学性能研究引言：碳纳米纤维复合材料是一种由碳纳米纤维和基体材料组成的新型复合材料。

由于碳纳米纤维具有较高的比表面积、优异的导电性能和机械性能，和传统纤维相比具有更好的增强作用，因此广泛应用于储能设备、导电材料以及传感器等领域。

本文主要介绍了电纺技术在制备碳纳米纤维复合材料中的应用，以及对其电化学性能的研究。

一、电纺技术在碳纳米纤维复合材料制备中的应用电纺技术是一种利用静电力使聚合物溶液形成纤维的方法。

它具有制备纤维直径细、纤维均匀度好、操作简单等优点，因此被广泛应用于纺织品、过滤材料以及复合材料的制备中。

1.1 电纺技术的原理电纺技术主要是通过将聚合物溶液注入到注射器中，然后利用高压电场使溶液喷射出，形成纤维。

高压电场会使溶液的表面电荷分离，形成一个电双层。

当电荷的静电斥力超过溶液的表面张力时，溶液会形成尖点，随后由于表面张力的作用，形成纤维丝。

最后，纤维丝会通过静电力作用的拉伸形成纤维。

1.2 电纺技术制备碳纳米纤维复合材料的方法在制备碳纳米纤维复合材料时，可以将碳纳米纤维与基体材料的溶液混合，然后通过电纺技术制备纤维。

制备过程中可以根据需要将纤维层叠、交织、缠绕等，以增加复合材料的强度和导电性能。

二、电纺碳纳米纤维复合材料的电化学性能研究电化学性能是评价储能材料的重要指标之一。

碳纳米纤维具有良好的导电性能，因此其复合材料在电化学性能方面具有较高的潜力。

2.1 循环伏安曲线测试循环伏安曲线是一种用来研究储能材料电化学性能的常用方法。

通过该测试可以得到材料的电化学活性表面积、离子在材料中的嵌入和脱嵌过程，以及材料的电化学储能容量等信息。

2.2 电化学阻抗谱测试电化学阻抗谱是一种用来研究储能材料电化学性能的方法。

通过该测试可以得到材料的电化学等效电路模型，进而研究材料的电化学界面反应和传输过程。

2.3 电纺碳纳米纤维复合材料的电化学性能研究表明，电纺碳纳米纤维复合材料在电化学性能方面具有良好的表现。

碳纳米管改性纤维复合材料研究进展

碳纳米管改性纤维复合材料研究进展作者：范雨娇王海雷苑晓洁姜茂川王犇来源：《新材料产业》 2017年第6期文/ 范雨娇王海雷苑晓洁姜茂川王犇中航复合材料有限责任公司复合材料因其比强度、比模量高的特点在汽车、船舶、以及飞机制造工业得到了广泛应用。

但纤维增强复合材料具有各向异性的特点，其面内的抗拉强度与刚度较高，而层间性能较差。

碳纳米管( C N T s )超强的力学性能为改善复合材料层间性能提供了新途径。

纤维增强复合材料因为其比强度、比模量高以及质量轻的特点在汽车、船舶、以及飞机制造工业得到了广泛的应用。

但复合材料层板的性能存在着各向异性的特点，其面内的抗拉强度与刚度较高，而抗压缩性能以及层间性能较差。

例如复合材料层板吸收冲击载荷的能力十分有限，冲击后材料的性能会明显的下降，其原因是它的塑性较差并且界面相对薄弱。

界面决定载荷从基体向增强体传递的效率，对于复合材料强度特别是偏轴强度在一定程度上起到决定性作用；对于复合材料的损伤累积与裂纹传播历程起一定影响。

因而改善纤维复合材料层间性能也是提高复合材料综合性能的有效途径。

C N T s是新型功能材料，具有大的长径比、超高的强度和模量、韧性好、密度低、更兼具特殊的电子学性质，是复合材料的优秀改性剂和理想的功能、增强材料。

其超强的力学性能可以极大地改善聚合物基复合材料的强度和韧性。

相比于传统纤维，碳纳米管与树脂之间的应力传递效率要高出传统纤维10倍。

并且碳纳米管具有各向同性的特点。

因此，在传统复合材料中引入碳纳米管，借助其优良的力学性能、大长径比、各项同性等特点，成为了改善传统复合材料层间性能的有效途径。

碳纳米管存在于裂纹前缘还可以通过架桥作用、碳纳米管的断裂以及碳纳米管的拔出吸收能量以减缓裂纹的扩展。

从而提高其层间的断裂韧性以及使其具有一定的功能性。

目前碳纳米管改性纤维复合材料的方法可分为以下3类：通过碳纳米管对于树脂基体的改性，改善复合材料的力学性能；通过碳纳米管对于纤维进行改性，从而增加纤维与树脂界面性能以及层间性能，从而综合提高复合材料的性能；通过碳纳米管对于预浸料进行改性，从而改善复合材料的层间韧性及其他性能。

柔性碳基纳米纤维膜的研究进展

柔性碳基纳米纤维膜的研究进展作者：刘伟红林怡雪宋立新熊杰来源：《丝绸》2020年第12期摘要：碳纳米纤维膜具有优良的导电性、热稳定性、低密度和抗化学腐蚀性能，在能源和环境等领域具有广泛的应用。

静电纺丝是一种简单而有效制备纳米纤维膜的技术，柔性碳纳米纤维膜受到越来越多的关注。

然而，静电纺碳纳米纤维膜往往是脆性的，限制了碳纳米纤维膜的应用。

文章综述了靜电纺丝柔性碳纳米纤维膜的研究进展，重点叙述了柔性碳纳米纤维膜的性能和柔性机理，归纳颗粒增韧、相变增韧和封端增韧三种柔性机理，为进一步研究和发展柔性碳纳米纤维膜提供参考依据。

此外，提高碳纳米纤维膜的柔性对于柔性器件和可穿戴纺织品的发展具有重要意义。

关键词：碳纳米纤维膜;柔性;掺杂;增韧机理;应用中图分类号： TS102.527.2;TQ342.74 文献标志码： A 文章编号： 10017003（2020）12000108引用页码： 121101 DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2020.12.001（篇序）Research progress of flexible carbon based nanofibers filmsLIU Weihong， LIN Yixue， SONG Lixin， XIONG Jie（College of Textile Science and Engineering（International Institute of Silk）， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China）Abstract： Carbon nanofiber membranes have excellent electrical conductivity， thermal stability， low density and chemical corrosion resistance， which are widely used in energy and environment fields. Electrospinning is a simple and effective technology for preparing nanofiber membranes. Flexible carbon nanofiber membranes have attracted more and more attention. However， electrospun carbon nanofiber membranes are often brittle， which limits the application of carbon nanofiber membranes. In this paper， the research progress of electrospun flexible carbon nanofiber membranes is reviewed， and the properties and flexible mechanism of flexible carbon nanofiber membranes are narrated. Besides， three flexible mechanisms， namely particle toughening， phase transformation toughening and end-capping toughening， are summarized to provide reference for further research and development of flexible carbon nanofiber membranes. In addition， improving the flexibility of carbon nanofiber membrane is of great significance to the development of flexible devices and wearable textiles.Key words： carbon nanofiber membrane; flexibility; doping; toughening mechanism; application碳纳米纤维[1]是由多层石墨片卷曲而成的纤维状纳米碳材料，一般具有10～500 nm的直径，长度约0.5～100 μm，是介于碳纳米管和普通碳纤维之间的纤维碳材料。

碳纳米材料的研究进展

碳纳米材料的研究进展XX武汉大学化学与分子科学学院摘要:碳纳米材料是具有纳米尺寸的碳材料，它有纳米材料的特性如表面效应，并且已经在许多领域中有着广泛的应用，如新能源、高效的储存器及各种电子器件。

由于碳元素在自然界中丰度大，相对质量小，化学与热力学性质稳定，所以在最近的二十年里碳材料在轻质、稳定结构材料方面有很广泛的应用。

尤其像富勒烯、碳纳米管、石墨烯、碳纤维等碳纳米结构材料引起了科学家们的广泛关注。

并且这些材料有可能为我们在新能源和高效的微电子器件方面带来革命性的突破。

本文将通过最新的研究成果，介绍碳纳米材料在电学器件、光学器件、传感器件等方面的应用，比较说明富勒烯，碳纳米管，石墨烯等材料的潜在应用前景，并对未来石墨烯的研究中的挑战做综述性论述。

关键词：碳纳米材料发展趋势新的研究成果微电子器件The development of carbon nanomaterialsYang LiCollege of chemistry and molecular, Wuhan universityAbstract:carbon nanomaterials materials, that is, carbon materials with a feature size on the nanometer scale and, in some cases, functionalized surfaces, already play an important role in a wide range of emerging fields, such as the search for novel energy sources, efficientenergy storage, sustainable chemical technology, as well as organic electronic materials. The high natural abundance of carbon, its low specific weight, as well as the chemical and thermal robustness of the different carbon allotropes have resulted in carbon components being increasingly utilized in cheap, lightweight, and durable high-performance materials over thepast two decades.[1] In particular, carbon nanostructures such as fullerenes, carbon nanotubes (CNTs), graphene, and carbon fibers are famous.Furthermore, such materials might offer solutions to the challenges associated with the on-going depletion of nonrenewable energy resources or climate change, and they may promote further breakthroughs in the field of microelectronics.Here, we present an extensive review of carbon nanomaterials in electronic, optoelectronic, photovoltaic, and sensing devices with a particular focus on the latest examples based on the highest purity samples. Specific attention is devoted to each class of carbon nanomaterial,thereby allowing comparative analysis of the suitability of fullerenes, carbon nanotubes, and graphene for each application area. In this manner, this article will provide guidance to future application developers and also articulate the remaining research challenges confronting this field.Key words carbon nanomaterials development trend new research results microelectronics引言：碳元素是生命的骨架, 是人类最早接触并利用的元素之一碳元素的最大特点之一是存在众多的同素异形体, 如金刚石、石墨、富勒烯、碳纳米管、石墨烯、卡拜等。

碳纳米纤维

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讲师：
3.1 储氢和催领域的应用
碳纳米纤维具有高比表面积和吸附特性，因此可以用来储存氢气，从研究的储氢数据看，纳米碳纤维在室温储氢已具备应用前景。 Baker 和 Rodriguez小组用化学气相沉积法制备的纳米碳纤维，在室温和10MPa压力下吸附量达到2.08，以碳纤维中碳的充填率0.1g/cm3计算，其体积吸附量超过200Kg/m3。此外，碳纳米纤维具有分子级细孔，比表面积大，边缘碳原子活性点多等优点，因此可以用来作为催化剂和催化剂的载体
2.1 化学气相沉积法
3）气相流动催化法气相流动催化法是直接加热催化剂前驱体，使其以气体形式同烃类气体一起引入反应室，经过不同温度区完成催化剂和烃类气体的分解，分解的催化剂原子逐渐聚集成纳米级颗粒，热解生成的碳在纳米级催化剂颗粒上析出碳纳米纤维。由于从有机化合物分解出的催化剂颗粒可分布在三维空间内，同时催化剂的挥发量可直接控制，因此，其单位时间内产量大，并可连续生产。
3.2 锂离子电池负极材料
碳纳米纤维可以作为锂离子电池负极材料，锂离子不仅可以嵌入到管内各管径和管芯，而且可以嵌入到管间的缝隙中，从而为锂离子提供了大量的嵌入空间，有利于提高锂离子电池的充放电容量和电流密度。乔文明等用化学气相沉积法制备的碳纳米纤维作为锂离子电池负极材料初次嵌锂容量可达到 533mAh/g ， 25 次循环后可逆容量保持在 274mAh/g，循环效率超过99% 锂离子电池

《2024年高取向度碳纤维原丝制备工艺研究进展》范文

《高取向度碳纤维原丝制备工艺研究进展》篇一摘要本文系统总结了高取向度碳纤维原丝的制备工艺及其研究进展。

主要分析了从原料选择、制备过程、到最终产品性能的整个工艺流程，并详细探讨了各环节的最新技术突破和未来发展趋势。

通过本文的综述，旨在为碳纤维原丝的制备提供理论依据和技术支持，以推动高取向度碳纤维的进一步发展。

一、引言随着科技的进步和工业需求的提升，高取向度碳纤维作为一种重要的高性能纤维材料，其应用领域不断扩大。

碳纤维以其轻质、高强、耐腐蚀等特性，在航空航天、汽车制造、体育器材、新能源等领域展现出巨大的应用潜力。

因此，高取向度碳纤维原丝的制备工艺成为国内外的研究热点。

本文将对近几年来该领域的最新研究成果进行系统的归纳与评价。

二、原料选择及前期处理原料选择是高取向度碳纤维原丝制备的基础。

当前主要原料为聚丙烯腈（PAN）基纤维。

在前期处理阶段，原料需经过精制提纯，以去除杂质和不良成分，保证后续处理的顺利进行。

此外，通过控制纺丝条件，如溶液浓度、纺丝速度等，可影响原丝的结构和性能。

三、制备工艺流程1. 纺丝工艺：采用干法纺丝或湿法纺丝技术，通过控制纺丝速度、温度等参数，获得具有特定结构和性能的原丝。

2. 热处理：经过高温处理，使原丝发生化学变化，形成稳定的三元结构（聚丙烯腈—环状物—气相组分）。

此过程对于提高碳纤维的性能至关重要。

3. 碳化过程：在高温下将热处理后的纤维转化为碳纤维。

此过程要求精确控制温度和时间，以保证碳纤维的成品质量。

4. 表面处理：为进一步提高碳纤维的性能，通常还需对表面进行处理，如氧化处理、上浆等，以提高其润湿性和与其他基材的粘合性。

四、研究进展近年来，在高取向度碳纤维原丝的制备工艺方面取得了显著进展。

例如，新型纺丝技术如干湿法复合纺丝技术能够提高原丝的均匀性和取向度；新型热处理技术如快速热处理技术能够缩短生产周期并提高产品质量；新型碳化技术如化学气相沉积法能够更有效地将原丝转化为碳纤维。

碳纳米管和碳纤维

碳纳米管和碳纤维碳纳米管和碳纤维在现代科学技术中扮演着重要的角色。

碳纳米管是由原子尺度的碳滚筒构成的结构，具有很好的力学性能、导电性能和热稳定性。

碳纤维则是由细长的碳纤维组成的材料，具有轻量化、高强度、高模量等优异的性能。

本文将从不同的角度介绍这两种材料的特点和应用。

碳纳米管（Carbon nanotube，简称CNT）是一种由单层或多层碳原子按照一定的方式排列堆叠而成的管状结构。

碳纳米管具有很好的力学性能，其拉伸强度高达140GPa，屈服强度达到65GPa，弹性模量为1.2TPa。

由于其内部空心，所以密度很低，只有1.3g/cm3，相当于铝的1/6。

此外，碳纳米管还具有很高的导电性和热稳定性，是一种理想的纳米材料。

碳纳米管可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。

单壁碳纳米管是由单层碳原子经过卷曲而成的管状结构，具有材料内部具有光滑的内壁面和高度的纯度等特点，它的直径一般在1-2nm之间。

多壁碳纳米管是由多层碳原子经过卷曲而成的管状结构，其中也有光滑的内壁面，但是管径较大，大部分在10-100nm之间，外径范围大多数在20-100nm之间。

碳纳米管具有很多应用，例如在电子学、能源、生物医学、机械等领域。

在电子学领域，碳纳米管可以作为高性能场效应晶体管、场发射极材料、NEMS器件、传感器和存储器等方面的应用。

在能源领域，碳纳米管可以用于制备高效电池和电容器。

在医学领域，单壁碳纳米管可以作为荧光探针和药物输送载体等。

在机械领域，碳纳米管可以制备超强材料、高性能机械部件、纳米复合材料和增强材料等。

碳纤维碳纤维（Carbon fiber）是一种由碳纤维纺织物制成的高强、高模材料，通常含碳量在90%以上。

碳纤维是由聚丙烯等基材加入耐火材料后再用高温炭化得到的。

碳纤维具有轻量化、高强度、高刚度、高耐热性、低导热、低热变形率等特点。

碳纤维可以分为多种类型，根据纤维的结构可以分为长连续纤维和短切削纤维，按照工艺流程可以分为PAN碳纤维和炭素化纤维。