纳米碳纤维的批量制备和应用
碳纤维的制备方法是什么
碳纤维的制备方法是什么碳纤维是一种由碳纳米纤维组成的高性能纤维材料，具有轻量化、高强度、高模量、耐高温和耐化学腐蚀等优良性能，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
本文将详细介绍碳纤维的制备方法。
一、纤维前驱体的制备：纤维前驱体是制备碳纤维的关键，一般采用聚丙烯腈（PAN）、天然纤维（如纤维素）和聚酰胺（如聚4,4'-二苯基二氨基甲烷和4,4'-二氟二苯基二甲烷）等有机物作为原料。
1.聚丙烯腈纤维前驱体制备：先将聚丙烯腈颗粒溶解在碱性条件下形成聚丙烯腈纤维前驱体溶液。
然后通过纺丝、拉伸等工艺制备纤维前驱体丝束。
接下来，对纤维丝束进行化学交联处理，使其纤维间生成交联结构，并在拉伸时形成微颗粒和纤维束，提高丝束的机械性能。
2.天然纤维前驱体制备：天然纤维（如亚麻、大麻、竹纤维等）通过酸碱处理、染色等工艺得到纤维前驱体。
3.聚酰胺纤维前驱体制备：在有机溶剂当中通过缩聚反应，将聚酰胺形成纤维前驱体。
二、纤维化与热解：将纤维前驱体进行纺丝、拉伸等工艺，得到纤维预体。
接下来，纤维预体经过一系列化学和物理处理，去除其中的杂质和残留气体。
然后通过高温炭化，将纤维预体中的有机物转变为无机碳，并形成纤维微结构。
三、高温处理：将炭化后的纤维进行高温处理，通常在2000℃以上的高温下进行。
高温处理主要有高温碳化、石墨化、热解等不同工艺，旨在提高纤维的结晶度和力学性能。
四、特殊处理：针对具体的应用要求，可能需要对碳纤维进行表面处理、功能化修饰等特殊处理，如掺杂其他元素、进行表面活性剂处理、表面改性等。
总结起来，碳纤维的制备过程包括纤维前驱体的制备、纤维化与热解、高温处理和特殊处理。
其中，纤维前驱体的制备对碳纤维的性能和品质有着重要影响，纤维化与热解过程使有机物转变为无机碳，并形成纤维微结构，高温处理提高碳纤维的结晶度和力学性能，特殊处理则根据需要对碳纤维进行表面处理或功能修饰。
碳纤维的制备方法不断发展和完善，目前已经有了多种制备工艺，如湿纺法、干纺法、熔融纺丝法等。
碳纳米纤维
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碳纳米纤维 制备方法
制备方法
基体法
化学气相沉积 法
喷淋法
固相合成法
等离子化学气 相沉积法
静电纺丝法
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化学气相沉积法 （CVD法）
• 化学气相沉积法根据使用催化剂的分散状态和种类不同可以分为 基体法、喷淋法、气相流动催化剂法和等离子化学气相沉积法
• 基体法： 在陶瓷或石墨基体上均匀散布纳米催化剂颗粒(多为Fe、Co、Ni等
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The end,thank you!
以上纯属个人意见见解，如有雷同，纯 属巧合
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碳纳米纤维
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目录
何为碳纳米纤维
制备方法及其物相分析 应用领域及其优点 不足之处及其改进的方法
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2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
碳纳米纤维
• 碳纳米纤维(Carbon Nanofibers简称CNFs) 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10nm 至500nm，长 度分布在0.5m～100m， 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。
过渡金属)，根据催化剂的催化活性选择适当的反应温度，高温下通 入烃类气体热解，使之分解并析出碳纳米纤维。
基体法可以制备出高纯碳纳米纤维，但制备纳米级催化剂颗粒困难， 一般颗粒直径较大，较难制备细直径的碳纳米纤维。
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制备流程
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成品图样
采用纳米碳纤维模 板法制备得到固化 在SiO2纤维上的纤 维状纳米锰酸镧 (LaMnO3)材料。
碳纤维材料的制备及应用研究
碳纤维材料的制备及应用研究碳纤维材料是一种高性能、高强度和轻质的材料，在航空、航天、汽车、船舶、体育器材等领域有广泛的应用。
本文将介绍碳纤维材料的制备方法及其应用研究。
一、碳纤维材料的制备方法碳纤维的制备主要包括三个步骤：前驱体制备、纺丝成纤维和碳化。
1.前驱体制备前驱体是指材料转化为碳纤维前的预处理材料。
常用的前驱体有聚丙烯腈（PAN），煤沥青和轮胎树脂等。
其中，PAN是制备碳纤维的主要前驱体。
PAN通过干法纺丝制备成PAN纤维，然后进行预氧化处理，将预氧化的PAN纤维进行拉伸，再进行热解，最终得到碳纤维。
2.纺丝成纤维纺丝是将前驱体制备成精细单体并熔融成纤维的过程。
纺丝方式包括湿式法、干式法和气流旋转纺丝法等。
其中，湿式法是制备PAN基碳纤维最常用的方法。
3.碳化碳化是指在高温下，将前驱体中的非碳元素脱除，形成含碳量达到90%以上的纤维。
碳化条件是热解温度和时间，温度在1300℃左右，时间从几小时到几十小时不等。
碳化过程中，纤维的密度增大，晶体成分变化，力学性质也随之变化。
二、碳纤维材料的应用研究1. 航空领域碳纤维材料在航空领域中的应用主要是替代传统的铝合金和复合材料制造飞机的结构部件，以减少飞机的重量和燃料消耗。
碳纤维材料是制造各种结构部件的理想材料，包括机翼、机身、进气道和发动机等。
2. 船舶领域碳纤维材料在船舶领域的应用主要是制造高速艇、游艇和各种竞赛船只的外壳和桅杆等结构件。
碳纤维材料具有优异的刚性和强度，可以有效减少船只的自重，提高船只的速度和灵活性。
3. 汽车领域碳纤维材料在汽车领域中的应用主要是用于制造车身外壳和底盘结构件等部件。
碳纤维材料具有高强度和轻质化特点，能够大大降低汽车的自重，提高汽车的燃油经济性和性能。
4. 体育器材领域碳纤维材料在体育器材领域中的应用主要是制造高档的高尔夫球杆、足球鞋、网球拍和自行车等体育用品。
碳纤维材料具有优异的刚性和强度，能够提高运动器材的性能表现。
纳米碳纤维及其应用
功能材料论文：纳米碳纤维及其应用学校：上海电力学院班级：应用化学110103姓名：***学号：ys**********纳米碳纤维及其应用摘要：作为一种新型碳基纳米材料，纳米碳纤维由于具有优异物理化学性能和可控微结构受到越来越多研究者的重视。
本文主要介绍了纳米碳纤维的现状与发展，包括纳米碳纤维的制备、性能与应用。
并讨论了纳米碳纤维的市场和发展前景。
关键词：纳米碳纤维；性能；应用；发展前景一、前言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。
纳米碳纤维是当代纤维研究领域的前沿课题。
也是一项多学科交叉、多技术集成的系统工程。
纳米碳纤维(Carbon Nanofibers 简称CNF)是化学气象生长碳纤维的一种形式，是由通过裂解气相碳氢化合物制备的非连续石墨纤维。
纳米碳纤维的研究开始于1991年，日本科学家饭岛利用高分辨电子显微镜在石墨棒放电所形成的阴极沉积物中发现纳米碳纤维，自从发现了纳米碳纤维，它就引起了理论研究者以及工业应用者的兴趣。
纳米碳纤维/聚合物基复合材料在世界范围内的研究工作刚刚起步，我国亦在进行跟踪研究。
从物理尺寸、性能和生产成本来看纳米碳纤维的构成是以碳黑、富勒烯、单壁和多壁纳米碳管为一端，以连续碳纤维为另一端链节中的一环。
纳米碳纤维的直径在50～200nm之间，但目前不少研究工作者把直径在100nm以下的中空纤维称之为纳米碳管，亦即纳米碳纤维的直径介于纳米碳管和气相生长碳纤维之间[1]。
与纳米碳管相比纳米碳纤维的制备更易于实现工业化生产。
CNFs除了具有CVD法碳纤维低密度、高比模量、高比强度、高导电、热稳定性等特性外，还具有缺陷数量非常少、长径比大、比表面积大、结构致密等优点。
由于纳米碳纤维具有许多优异的物理和化学性质，因此可应用于电子器件、聚合物添加剂、储能材料、催化剂载体、电磁屏蔽材料、防静电材料、电磁波吸收材料等诸多领域。
新型纳米炭材料的研究与应用
新型纳米炭材料的研究与应用随着科学技术的不断发展，各种新型材料层出不穷，其中纳米材料备受关注。
纳米材料具有很多独特性质，例如尺寸效应、表面效应和量子限制效应等。
新型纳米炭材料是近年来备受科学家们研究的一种重要材料。
本文将从新型纳米炭材料的概念、研究现状和应用前景三个方面进行探讨。
一、新型纳米炭材料的概念新型纳米炭材料是指由纳米尺寸碳材料构成的一种新型材料。
它包括纳米炭纤维、多孔炭材料、纳米金刚石等多种形式。
新型纳米炭材料具有导电性、导热性、机械强度高、分子吸附性能好、化学稳定性高等独特性质。
它们的材料结构比传统的碳材料更加复杂，具有更高的表面积和更多的活性位点，因此在电化学、催化、分离、吸附、储能等方面具有广泛的应用前景。
二、新型纳米炭材料的研究现状1. 纳米炭纤维的研究纳米炭纤维是一种由纳米尺度的碳纤维组成的材料。
它具有高比表面积、机械强度高、导电性好和化学稳定性高等特点。
近年来，科学家们研究了纳米炭纤维的制备方法和应用。
目前，纳米炭纤维主要应用于电化学储能领域，例如超级电容器、锂离子电池、燃料电池等方面。
同时，纳米炭纤维还可以用于催化、分离和吸附等方面。
2. 多孔炭材料的研究多孔炭材料是一种由粉末炭、活性炭等制备而成具有多孔结构的材料。
它具有高比表面积、良好的吸附性能和高温稳定性等特点。
多孔炭材料的制备方法有很多种，例如气相渗透法、溶胶-凝胶法、静电纺丝法等。
多孔炭材料可以用于催化、分离、吸附、储能、传统能源替代等方面。
例如，多孔炭材料可以用于制备高效催化剂、制备高效吸附材料等。
3. 纳米金刚石的研究纳米金刚石是指具有纳米尺度结构的金刚石材料。
它具有高硬度、高强度、高导热性、高耐磨性等特点。
科学家们研究了纳米金刚石的制备和应用。
目前，纳米金刚石主要应用于磨料、润滑、生物医学等领域。
例如，纳米金刚石可以用于制备高性能润滑油、生物传感器等。
三、新型纳米炭材料的应用前景新型纳米炭材料具有广泛的应用前景。
纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究共3篇
纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究共3篇纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究1纳米纤维素纤维的制备及其应用的研究纤维素是天然存在于植物细胞壁中的一种聚糖，其在工业、农业等领域中有着广泛的应用。
随着纳米技术的发展，纳米纤维素纤维的制备和应用也逐渐引起人们的关注。
纳米级的纤维素纤维是指纤维素在尺寸上达到了纳米级别，其直径一般在5-100纳米之间。
这种纳米纤维素纤维所具有的特殊性质，使得它在材料科学、医学、环境生态等领域具有广泛的应用前景。
然而，想要制备具备纤维素纳米级特征的纤维不是一件容易的事情。
传统的制备方法包括化学法、生物法和物理法等。
其中最为流行的是化学法，但由于该方法的副产物会对环境造成污染，并且该方法需要使用大量的化学药品。
因此，制备具备纳米级纤维素特征的纤维的研究局限于应用领域和研究水平不够高的地区。
随着科技的发展，一种新型的方法-电纺法逐渐走入人们的视野。
电纺技术被认为是制备纳米纤维素纤维的最佳方法之一。
其制备方法简单、成本低廉，而且不对环境造成污染。
电纺法的实现需要特殊的纺丝设备。
该设备将纤维素加入到有机溶剂中，再将该溶液通过电极的高压作用下产生电纺。
由于电极间的电场，这种方法可以制备出具有纳米级直径的纤维素纤维。
同时，这种方法还可以通过控制电纺设备的缺陷和拉伸条件来控制纤维素纤维的直径和质量。
纳米纤维素纤维的应用具有广泛的前景。
目前，它在生物医学、环境科学、电子工业、纸浆生产等领域都得到了广泛的应用。
例如，在生物医学领域，纳米纤维素纤维可以用于制备生物传感器、药物给药系统等，它的表面积大，更容易与细胞结合，具有良好的生物相容性。
而在环境科学领域，纳米纤维素纤维可以用于制备新型的油污染物吸附材料，具有高效，低成本的特点。
此外，在纸浆生产领域，纳米纤维素纤维可以替代传统的成纸材料，制成环保型的纸张。
总之，纳米纤维素纤维的制备和应用是纳米技术所涉及的一个热门领域。
电纺法被认为是制备高质量的纳米级纤维素纤维的最有效方法之一。
纳米纤维薄膜的制备及其应用
纳米纤维薄膜的制备及其应用概述：纳米材料是一种具有特殊结构和性能的材料，其颗粒尺寸在1到100纳米之间。
纳米纤维薄膜是一种应用广泛的纳米材料，具有较大的比表面积、高孔隙度和优异的力学性能。
本文将重点介绍纳米纤维薄膜的制备方法以及其在各个领域的应用。
一、纳米纤维薄膜的制备方法1. 电纺法电纺法是一种常用的制备纳米纤维薄膜的方法。
通过电纺设备将聚合物溶液注入电纺针头，利用高电压的电场作用下形成纳米尺寸的纤维，并在收集器上形成纳米纤维薄膜。
电纺法制备出的纳米纤维薄膜具有较高的孔隙度和比表面积，适用于过滤、分离和催化等领域。
2. 真空蒸发法真空蒸发法是一种通过在真空环境下将物质从固态直接转化为气态，再沉积到基底上形成薄膜的方法。
通过调控沉积条件和蒸发物质的性质，可以制备出具有纳米级结构的纤维薄膜。
真空蒸发法具有制备简单、薄膜质量高的优点，适用于光学器件和电子器件等领域。
3. 模板法模板法是一种常用的制备纳米纤维薄膜的方法。
通过选择合适的模板材料和制备工艺，在模板孔隙中填充聚合物或金属溶液，经过固化和模板移除等步骤，最终得到纳米纤维薄膜。
模板法制备的纤维薄膜具有均匀的孔隙结构和较高的孔隙度，适用于储能和催化等领域。
二、纳米纤维薄膜的应用1. 污水处理纳米纤维薄膜具有高孔隙度和大比表面积的特点，可以用于污水处理领域。
通过纳米纤维薄膜的过滤作用，可以有效去除污水中的悬浮颗粒和有机物质，实现水质的净化。
此外，纳米纤维薄膜还可以用作分离膜，对盐水进行脱盐，解决淡水资源的问题。
2. 组织工程纳米纤维薄膜具有类似胶原蛋白的纤维结构和良好的生物相容性，因此在组织工程领域有广泛应用。
通过将细胞种植在纳米纤维薄膜上，可以模拟自然的细胞外基质环境，促进细胞生长和组织再生。
此外，纳米纤维薄膜还可以用于药物缓释，实现局部治疗和控制释放，提高疗效。
3. 能源领域纳米纤维薄膜在能源领域具有重要应用价值。
通过改变纳米纤维薄膜的孔隙结构和材料组成，可以制备出高效的电池隔膜和超级电容器电极等材料，提高能源存储的性能。
纳米纤维的制备方法及应用
纳米纤维的制备方法及应用纳米纤维是一种纤细程度在纳米级别的纤维材料，具有独特的结构和性能，广泛应用于纺织、电子、医药等领域。
本文将介绍纳米纤维的制备方法以及其在各个领域的应用。
纳米纤维的制备方法有很多种，下面将介绍其中几种常见的方法。
首先是静电纺丝法。
这种方法是最常见也是最直接的一种方法。
通过将高分子溶液或胶体材料注入到高压电极中，当电极电压升高时，材料的表面张力会被克服，形成细丝状的纳米纤维。
静电纺丝法的优点是制备纳米纤维的过程简单，成本低廉，但纤维的纯度较低。
其次是模板法。
这种方法利用孔洞结构的模板，将高分子溶液填充进孔洞，经过干燥或者其他处理后得到纳米纤维。
模板法制备的纳米纤维具有良好的结构和分散性，能够控制纤维的尺寸和形状，但是对模板的要求较高。
还有液晶法。
这种方法利用液晶相态的高分子材料，在特定的条件下经过自组装形成纳米纤维。
液晶法制备的纳米纤维具有优异的力学性能和热稳定性，适用于制备高品质的纳米纤维。
然而，液晶法的制备过程相对较复杂。
纳米纤维在各个领域有着广泛的应用，下面将介绍几个典型的应用案例。
首先是纺织领域。
纳米纤维具有出色的透气性、柔软度和耐用性，可以用来制备高性能的纺织品。
例如，运动服、户外服装和内衣等产品都可以采用纳米纤维材料，提高服装的舒适性和功能性。
此外，纳米纤维还可以用于制备阻燃纺织品和抗菌纺织品，具有广阔的市场应用前景。
其次是电子领域。
纳米纤维材料具有良好的导电性和光学性能，可用于制备具有高导电性的电子器件。
例如，利用纳米纤维可以制备高性能的柔性电子器件，如柔性显示屏、柔性电池等。
此外，纳米纤维也可以用作光学传感器、光催化剂等方面的材料，在提升电子器件性能和功能方面具有广泛应用前景。
还有医药领域。
纳米纤维具有较大的比表面积和良好的生物相容性，可以用于制备各种功能性纳米纤维材料，如药物缓释材料、组织工程材料等。
例如，纳米纤维可以用于制备各种纳米纤维薄膜，用于药物缓释系统，可以实现药物的定向和持续释放。
碳纤维复合材料的制备工艺及其应用
碳纤维复合材料的制备工艺及其应用一、碳纤维复合材料概述碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的材料，具有轻质、高强、高模量、耐腐蚀、耐高温、耐磨损等优点，是目前运用广泛的一种高性能材料。
碳纤维复合材料被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑结构等领域。
如今，其中最为流行的应用就是在制造高档化、高速度、高精度单体器和新颖双翼飞行器上。
二、碳纤维复合材料的制备工艺碳纤维复合材料的制备过程是由多个工艺环节组成的，下面将针对每个环节逐一介绍。
1.纤维预处理碳纤维预处理是将原始碳纤维进行表面处理的过程，主要是增加碳纤维与树脂基体间的结合力。
预处理方法主要有物理法、化学法和物化结合法等。
2. 纤维束成型纤维束成型过程即是对碳纤维进行方向、密度、弯曲等要求的布放，旨在保障最终制品的力学性能和外观质量。
这个过程是全过程中最主要的工艺点。
3. 预浸胶（浸渍）预浸胶过程即是将干燥的碳纤维通过浸渍机进行一遍遍地浸润预浸膜，以保障纤维与树脂基体的结合质量和防止气泡的存在。
浸前要在浸润池内先提前进行啊溶剂和树脂的混合溶解，提高浸渍的成效。
4.层叠成形层叠成形过程即是替代传统的钣金模具来进行原料成型工艺，具有工艺灵活、生产效益高的特点。
一般有人工贴放和机器封装成型两种方法。
一个部位若是需要多层叠放，需对第一个和最后一个层间进行封闭处理。
5. 热固化热固化是将层叠成型后的半成品传送至热压机进行加压热处理，达成树脂基体固化硬化的工艺过程，这个过程也是碳纤维复合材料制品性能优良的重要原因。
三、碳纤维复合材料的应用碳纤维复合材料的优异性能，使得其在许多工业领域得以广泛应用，下面将对其主要应用领域进行介绍。
1. 航空航天领域碳纤维复合材料在航空航天领域中得到了广泛应用，如飞机翼、机身、尾翼等部位以及航空发动机的结构件等。
其优秀的轻重比使得飞机自身质量大大减轻，節省燃油成本以及大幅减少大气污染。
2. 汽车领域碳纤维复合材料在汽车领域中的应用也越来越广泛，碳纤维车身、内饰、动力传输部件以及刹车片等等都是一个个优秀的代表。
纳米多孔碳材料的制备与应用
纳米多孔碳材料的制备与应用纳米多孔碳材料作为一种重要的材料，在许多领域中都有着广泛的应用。
它具有高度的比表面积、良好的电化学性能和独特的化学稳定性，因此在能源存储、催化剂、吸附分离等方面发挥着重要作用。
纳米多孔碳材料的制备方法多种多样，其中一种常用的方法是模板法。
模板法通过选择合适的模板，在其表面沉积碳源，然后去除模板得到纳米多孔碳材料。
常用的模板有硅胶、纳米颗粒和有机聚合物等。
通过调控模板的形状和尺寸，可以得到具有不同孔结构和孔径分布的纳米多孔碳材料。
纳米多孔碳材料在能源存储领域的应用受到广泛关注。
由于其高比表面积和优良的导电性，纳米多孔碳材料被用作电化学超级电容器和锂离子电池的电极材料。
通过调控碳材料的孔结构和孔径分布，可以提高电化学反应的速率和电容量。
此外，纳米多孔碳材料还可以用作储能材料，用于存储气体、液体和氢能等。
在催化剂领域，纳米多孔碳材料也有着重要的应用。
由于其高度开放的孔道结构和丰富的活性位点，纳米多孔碳材料可以作为催化剂的载体或直接作为催化剂使用。
通过调控纳米多孔碳材料的孔结构和孔径分布，可以增加反应通道和提高催化效率。
此外，纳米多孔碳材料还可以用于电催化、光催化和生物催化等方面，为催化领域的研究和应用提供了新的思路和方法。
纳米多孔碳材料还可以用于吸附分离领域。
由于其高比表面积和调控孔结构的能力，纳米多孔碳材料可以用来吸附和分离小分子、气体和离子等。
例如，纳米多孔碳材料可以用于污染物的吸附和去除，环境保护和水处理方面具有很大的潜力。
此外，纳米多孔碳材料在药物传递和生物检测等方面也有着广泛的应用。
虽然纳米多孔碳材料在各个领域中都有广泛的应用，但是其制备过程仍然面临一些挑战。
首先，纳米多孔碳材料的制备方法需要考虑孔结构的调控和碳源的选择。
其次，纳米多孔碳材料的制备过程需要注意反应条件的控制和材料的纯度。
最后，纳米多孔碳材料的应用需要进一步研究和开发，以满足实际应用中的需求。
综上所述，纳米多孔碳材料作为一种重要的材料，在能源存储、催化剂和吸附分离等领域具有广泛的应用。
碳纳米材料的制备和应用
碳纳米材料的制备和应用碳纳米材料是指尺寸在1至100纳米之间的碳材料，具有特殊的物理和化学特性，在电子、光电、光学及物理化学等领域具有广泛的应用。
本文将介绍碳纳米材料的制备技术和应用领域。
一、碳纳米材料的制备技术碳纳米材料的制备技术可分为两类：自下而上和自上而下。
自下而上的制备方法是指从碳原子开始，逐步合成出碳纳米材料，其中主要包括化学气相沉积、电子束辐照和溶胶-凝胶法等。
自上而下的制备方法是指从大分子结构开始，通过削减、切割等方式来制备碳纳米材料，其中主要包括机械剥离法、化学氧化剥离法和电化学剥离法等。
1.化学气相沉积（CVD）化学气相沉积是一种将气态碳源分解并在衬底表面上沉积成碳纳米材料的方法。
常用的气态碳源有甲烷、乙烯、乙炔、苯等。
在CVD反应中，碳源触碰热衬底表面后产生热裂解，并沉积为纳米级的碳材料。
这种方法可以制备出具有良好导电性、优良光催化性质和热稳定性的碳纳米管等。
2.电子束辐照电子束辐照是将电子束照射在石墨材料表面，并形成非平面的碳结构。
通过辐照后的样品热处理，有可能制备出具有较高表面积的多壁碳纳米管等。
电子束辐照技术制备的碳纳米材料成本低、成品纯度高、易于量产。
3.溶胶-凝胶法通过稳定的胶体反应，改变溶剂中的物理状态，使其经历溶解、胶化、干燥、热解等依次过程，最终获得纳米结构材料。
这种方法可以制备出具有良好光、电、磁等性能的碳纳米粒子和薄膜。
以上三种制备方法是目前最常用的碳纳米材料制备技术，它们都各自具有一些优点和缺点，因此在实际应用中应根据需要选择适合的方法。
二、碳纳米材料的应用领域1. 电子学由于碳纳米材料具有优异的电学性能，提高了电子器件装配的性能。
当碳原子被组合成焦炭合适的方式时，它们就能形成高导电和低阻抗的电极，这种结构能够满足极小型化的需求，在纳米chip、管道、晶体管等微型电子元件中有着广泛的应用。
2. 材料化学碳纳米材料在材料科学领域被广泛应用。
比如，碳纳米管可以用作吸附剂去除有机污染物。
生物医用纺织品：生物医用纳米纤维的制备及其功能化应用介绍(课件)
三维纳米纤维材料
性能提升
Emo tio
三维体型构建
Number ofpapers
三维构建逐渐受到关注
100 80 60 40 20 0
Y ea rs
层层堆积法
卷绕
静电纺丝 多层堆积
液体辅助接收法
三维接收器收集法
颗粒沥滤法
三维纳米纤维材料研究进 展
层层堆积法
利用多层静电纺丝技术或将静电纺丝技术与其他纺丝技术相结合，通过将纤维按照一定 的 顺序堆积形成三维纤维材料
2. 合适的可生物降解吸收性，即与细胞、组织生长速率相适应的降解吸收速率。 3. 合适的孔尺寸、高的孔隙率（ 90%）和相连的孔形态，以利于大量细胞的种植、细胞
和组织的生长、细胞外基质的形成、氧气和营养的传输、代谢物的排泄以及血管和神
经 的内生长； 4. 特定的三维外形以获得所需的组织或器官形状； 5. 高的表面积和合适的表面理化性质以利于细胞粘附、增殖和分化，以及负载生长因子
核壳纺丝法制备敷料
核层中除EIF外还封装 了氢化可的松
核-壳结构的 EIF(表皮诱导因子)-明胶/ 聚乳酸核- 聚己内酯(PLLCL)纳米纤维
可促进脂肪干细胞 (ADSCs) 的增殖分化，诱导皮肤组织再生
纳米银负载纳米纤维制备敷 料
原位合成法
抗菌敷料
组织工程支架
组织工程
由美国国家科学基金委员会提出，利用生物活性物质，通过体外培养或构建 的 方法，再造或者修复器官及组织的技术
纳米纤维在药物缓释及载体中的应 用
聚合物材料：聚(N-异丙基丙烯酰胺-N-羟甲基丙烯酰胺) 抗癌药物：多柔比星 磁性那颗粒：Fe3O4纳米颗粒
鳞状细胞癌的治疗
交变磁场条件下自热物质磁性纳米粒子产生热
纳米碳纤维制备CVD工艺参数总结
C V D工艺参数总结（内部交流资料，整理：周建伟，2005年4月1日-5月7日）化学气相催化法与其它方法相比具有很多优点：反应设备简单，成本低且易于设计；可实现大规模生产；反应在中等温度进行，并且副产物比其他方法少；通过调控反应条件(温度，压力，时间，原料)可以很容易控制反应过程，并可实现控制碳管的尺寸，产率，形貌等，可以制备长甚至超长的碳纳米管；原料成本低等。
在过去的几年中有大量文献报导化学气相催化法制备碳纳米管，以及影响其结构参数的工艺因素[6]。
化学气相催化法制备碳纳米管按照催化剂存在或加入方式可以分为三种：固定催化法，喷淋法，浮动催化法。
催化剂一般使用过渡金属元素Fe，Co，Ni或其组合，有时也添加稀土等其他元素及化合物。
详见参考文献[6]。
CVD法产物的特点：CVD制备的多碧碳纳米管为缠结在一起的针状弯曲型多层同轴套即多碧管。
此外，CVD法制备的多壁碳纳米管结晶度不高，存在许多的缺陷可以通过石墨化处理（真空或惰性气体保护下，理论上2300o C可以完成石墨化处理，实际处理温度2800o C-3000o C）大幅提高结晶度改善性能[18]。
CVD法制备CNT的参数：最优参数的确定非常的不易，建议用正交实验来减少实验时间和次数。
CNTs产率（Yield）：M CNTs为产物纯化后纳米碳管的质量，Mcat为所用催化剂的质量。
注：有些文献上的产率公式复杂一些。
In this paper we summarize the effect of the process parameters on CNT features, amount and growth rate are described. The growth time, the substrate temperature, the total pressure, the hydrocarbon concentration and the nickel to alumina ratio were varied in order to study the effect on the growth rate and quality and to find relationships between the total product amount and the process parameters.The experimental results also indicated that, in the growing process of carbon nanotubes, the rate-determining step was dependent upon the conditions of preparation (i.e. feedgas used, reaction temperature, flow-rate of the feedgas, etc.).[56]1．反应室的形状和直径小管单位面积产率远大于大管产率[1]。
碳纤维材料的制备和应用研究
碳纤维材料的制备和应用研究碳纤维材料是一种新型的高强度、高刚度、低密度材料，由于其重量轻、抗拉强度高、刚度大、耐腐蚀、抗疲劳、导电性能好等特点，在航空、航天、电子、汽车、体育器材等众多领域有着广泛的应用。
本文将从碳纤维材料的制备过程、性能表现、未来应用前景等方面进行探讨。
一、碳纤维材料的制备过程碳纤维的制备主要包括三个步骤：原材料的预处理、纤维化和热解。
其中，原材料的预处理包括粘合剂的选择和预浸渍，纤维化包括拉丝和捻织，热解则是通过高温处理使纤维中的杂质挥发，从而获得纯净的碳纤维。
在这个过程中，原材料的预处理是决定碳纤维性能的关键因素。
选择合适的粘合剂可以提高纤维的强度和耐磨性，但同时也会使纤维变得更加脆弱；预浸渍可以增强纤维的柔韧性和延展性，但同样也会使纤维的密度增加，从而影响其性能。
纤维化过程中需要注意的是，拉丝要求控制纤维的直径和外形，而捻织则需要使纤维得到更加牢固的结构。
热解过程中，需要控制温度和时间，避免产生碳化不完全的情况，从而影响纤维的性能表现。
二、碳纤维材料的性能表现碳纤维材料作为一种新型材料，其性能表现是其得到广泛应用的重要原因。
具体表现如下：1. 高强度和高刚度由于其分子结构紧密且无孔隙，碳纤维具有很高的强度和刚度。
采用碳素纤维增强复合材料（CFRP）制作的零部件，在同等体积下可以比传统的金属材料轻1/3至1/4，但其强度和刚度却可以达到金属的两倍以上。
这样就在很大程度上降低了空中飞行器、汽车、船舶等的重量，提高了其燃油效率和性能表现。
2. 耐疲劳性能强对于机器设备的一些部件，如发动机部件、机械运转部件等，经常需要承受高频振动和多次起伏的负荷，这就要求所使用的材料不仅要具有较高的强度和刚度，还需要具有较好的耐疲劳性能。
而碳纤维材料具有优异的耐疲劳性能，因此在上述领域中被广泛应用。
3. 良好的防腐性由于露天防锈等维护工作往往无法保证持久，因此要求使用的材料需要具有较好的防腐性。
碳纤维复合材料的制备技术及应用
碳纤维复合材料的制备技术及应用碳纤维复合材料在工业、航空、汽车制造等领域有着广泛的应用，并被认为是未来材料发展的趋势。
本文将简要介绍碳纤维复合材料的制备技术和应用领域。
一、碳纤维复合材料的制备技术1. 碳纤维的制备碳纤维是碳化聚丙烯等有机纤维在高温(>1000℃)下炭化制得。
生产碳纤维的关键是得到纯净、高质量的原始纤维。
常用的碳纤维来源有聚丙烯、聚酰亚胺、聚酰胺等高分子材料。
2. 树脂基体的制备树脂基体是碳纤维复合材料中的重要组成部分。
常用的树脂材料有环氧树脂、酚醛树脂、酰胺树脂等。
它们的制备需要通过化学反应进行，以达到预期的物理与化学性质。
3. 复合成型碳纤维与树脂的合成过程称为复合成型。
常用的复合成型方法有压缩成型、注塑成型和压缩注塑成型。
其中，压缩注塑成型方法是应用最为广泛的一种，它通过模具将碳纤维和树脂一起压缩注塑成形，形成成品；4. 后处理后处理是指将制备好的复合材料进行加工处理，以达到表面光洁度要求，并进行其它物理性能的调整。
后处理的方法有烘干、光滑处理、冷却等。
二、碳纤维复合材料的应用领域碳纤维复合材料具有高强度、高刚度、低密度等优秀的物理性能，因此被广泛应用于航空、汽车、运动器材、建筑等领域。
1. 航空领域空中客车公司、波音公司等大型飞机的大量使用碳纤维复合材料，以降低机身重量，并且在高温高压的环境下能够保持机舱的稳定性，这也提高了飞行速度和航班的安全性。
2. 汽车领域碳纤维复合材料也被广泛应用于赛车中，尤其是在F1、红牛兰巴基尼等高端赛车的生产中。
目前，汽车工业的高端产品也在逐渐采用碳纤维复合材料，如BMW技术部门正在研发新的电动汽车，其车身中的大部分部件将使用碳纤维复合材料制造。
3. 建筑领域随着人们对城市建筑的提高要求，碳纤维复合材料被越来越多地应用于高层建筑、桥梁和路面的建造。
其轻重比及高强度、高刚度使其成为高层建筑设计中的重要材料。
4. 运动器材在运动器材领域中，碳纤维复合材料的应用可以大大增加其性能和使用寿命。
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。
纳米纤维的合成和应用
纳米纤维的合成和应用纳米纤维是一种非常有用的新型材料，它具有强度高、导电性好、耐热性强、透明性好等特点。
因此，它被广泛应用于医疗、纺织、能源、环保等领域。
在本文中，我们将介绍纳米纤维的合成方法和应用领域。
一、纳米纤维的合成1. 电纺法电纺法是一种最为常见的纳米纤维制备方法。
它主要通过电场作用使高分子溶液从针尖中流出，然后在空气中快速干燥而形成纤维。
该方法具有制备速度快、制备样品多等优点，因此广泛应用于工业中的各个领域。
2. 直接拉伸法直接拉伸法是一种制备纳米纤维的另一种方法。
这种方法是通过将高分子材料在熔融状态下拉伸，形成极细的纤维。
由于纤维的极细，因此该方法的应用领域也非常广泛。
3. 电化学沉积法电化学沉积法是一种利用电化学作用将纳米材料沉积于电极表面制备纳米纤维的方法。
这种方法可以制备出质量好，且具有均匀分布的多孔纳米纤维。
二、纳米纤维的应用1. 医疗领域纳米纤维在医疗领域有着广泛的应用。
它可以用于制备口罩、手套、防护服等医疗用品。
纳米纤维制成的医疗用品具有良好的杀菌性能和过滤性能，对防止传染病的传播有非常重要的作用。
2. 纺织领域纳米纤维在纺织领域也有广泛的应用。
它可以用于制备高档面料、高强度的各种织物等。
作为一种优质的材料，纳米纤维具有非常高的穿透力和弹性，因此也被广泛地应用于健身服和运动服等领域。
3. 能源领域纳米纤维在能源领域也有着不可忽视的应用前景。
它可以被用来制成高效能源储存材料和太阳能电池等。
这些材料都具有良好的导电性能和优异的耐腐蚀性，因此在新能源领域具有重要的应用前景。
4. 环保领域纳米纤维在环保领域的应用也越来越受到重视。
它可以用于制备空气、水净化器等环保设备。
因为纳米纤维具有极强的吸附能力和过滤性能，因此在环保领域也有着非常重要的应用价值。
总之，纳米纤维在各个领域中都有着非常广泛的应用前景。
它的合成方法也越来越丰富，为其应用领域的拓展提供了坚实的基础。
我们相信，在未来的日子里，纳米纤维将继续发挥其重要的作用，为我们的生活带来更加美好的未来。
碳纤维的制备与应用
碳纤维的制备与应用碳纤维是一种由炭化纤维材料制成的纤维材料，具有诸多优异的性能，如高强度、高模量、低密度、抗腐蚀、耐高温等，所以被广泛应用于航空航天、运动器材、汽车、船舶、建筑等领域。
本文将从碳纤维的制备方法、性能特点以及应用领域方面进行探讨。
一、碳纤维的制备方法目前，碳纤维的制备方法主要有三种：尼龙法、聚煤油法及气相沉积法。
1.尼龙法尼龙法是将聚丙烯等有机纤维在高温下炭化制得碳纤维的方法。
该方法具有工艺简单、易操作、成本低等优点，在碳纤维的早期研制中曾被广泛采用，但受制于原料种类、炭化效率等因素，所得的碳纤维性能相对较差，现已逐渐被淘汰。
2.聚煤油法聚煤油法是将煤油中的苯、甲苯等芳香烃类物质在高温下裂解制得碳黑，再经热处理得到碳纤维。
该方法制备出的碳纤维性能较好，但其成本较高，难以大规模生产。
3.气相沉积法气相沉积法是目前主流的碳纤维制备方法。
该方法利用化学气相沉积、物理气相沉积等技术，在高温下将有机气体分解得到碳元素，经过微调后得到高质量的碳纤维。
该方法的优点是可以控制碳纤维的结构、密度、直径等参数，同时具有生产效率高、工艺稳定、可程式化等特点。
二、碳纤维的性能特点由于其独特的结构和成分，碳纤维具有以下优异的性能特点：1.高强度、高模量碳纤维的线密度很低，但其强度和模量却非常高，能够承受大量的拉伸和压缩力，以及剪切力和弯曲力。
与传统的金属材料相比，碳纤维的强度和模量分别比钢高5-10倍和2倍以上。
2.低密度碳纤维的密度约为2g/cm³，是钢材的1/4，铝材的1/6。
这意味着在重量相同的情况下，碳纤维的强度和刚度明显高于传统材料，同时也可实现轻量化的设计目标。
3.抗腐蚀、耐高温碳纤维具有良好的抗腐蚀性能和耐高温性能，能够在极端的环境条件下使用。
此外，碳纤维的导电性能良好，能够有效地抗静电。
三、碳纤维的应用领域由于其优异的性能特点，碳纤维被广泛应用于以下领域：1.航空航天碳纤维具有高强度、轻质、抗腐蚀、耐高温等特点，是航空航天领域不可或缺的材料。
碳纤维材料的制备与应用
碳纤维材料的制备与应用一、介绍碳纤维是一种新型的高强度、高模量、低密度的复合材料。
它同样具有高温不老化、耐腐蚀、抗疲劳、绝缘性能等优点。
碳纤维材料的制备技术和应用领域一直是材料科学研究的重要热点。
本文将围绕碳纤维材料的制备技术与应用展开详细讲述。
二、碳纤维材料的制备碳纤维材料的制备主要经过以下几个步骤。
1、选择原料制备碳纤维材料的首要问题是选择高性能的原料。
常见的碳纤维原料有聚丙烯腈纤维、山羊毛、氧化高密度聚乙烯、煤沥青、石油沥青等。
2、纺丝聚丙烯腈纤维是目前应用最广泛的碳纤维原料。
纺丝主要是在高温高湿条件下将聚丙烯腈纤维融化后拉伸成单丝，然后通过拉丝辊压成带状的纤维毡。
纤维毡的密度和拉伸率决定了碳纤维的强度。
3、预氧化纤维毡在热氧化气氛中进行预氧化，主要目的是引入一定量的氧原子，并在氧原子的作用下形成大量的活性官能团，以利于后续的碳化反应。
4、碳化将预氧化后的纤维毡在高温气氛中进行碳化处理，使纤维发生结构改变，从而成为碳纤维。
碳化处理的流程主要包括控制碳化速率、控制碳化温度和持续时间，以及防止纤维变形和煤化等问题。
三、碳纤维材料的应用碳纤维材料的应用领域广泛。
下面结合不同领域进行具体讲解。
1、汽车领域碳纤维强度可以达到6000 MPa，是钢材的5倍以上，重量仅为钢材的1/5。
在汽车领域中，碳纤维替代钢材可以降低汽车的车体重量，减少燃油消耗，优化汽车性能。
目前碳纤维已广泛应用于赛车和高端汽车配件制造。
2、建筑领域碳纤维材料相对于钢筋而言，具有自重轻、易于加工、不受腐蚀、结构塑性好等优势。
在建筑领域中，碳纤维可用于钢筋加固、钢筋替代、桥梁加固等结构中。
3、航天领域碳纤维除了具有高强度外，还具有耐热、抗氧化和良好的耐候性能。
因此，它常常用于制造飞机翼、机身和火箭燃烧室等构件。
4、体育用品领域碳纤维具有高强度、轻质等特点，同时易于成形加工，因此在体育用品领域中备受关注。
碳纤维可以用于制造网球拍、自行车车架、高尔夫球杆等高端运动用品。
碳纤维材料的制备和应用
碳纤维材料的制备和应用近年来，碳纤维材料在各行各业中的应用越来越广泛，如航空航天、汽车制造、体育用品、建筑结构等。
作为具有极高强度、轻质、耐高温、良好的防腐蚀性和电导率等特性的高科技材料，碳纤维得到了越来越多人的重视。
本文将从碳纤维材料的制备和应用两方面来进行介绍。
一、碳纤维材料的制备碳纤维材料是由石墨和其他有机材料在高温下制成，其制备过程需要经过多个步骤。
1. 预处理首先需要将基材进行化学处理。
将高分子基材通过塑化、淬火等工艺加工，最后得到预生产废气，再进行粉碎，得到预产品．2. 炭化预处理后的基材需要进行炭化。
在1200-1500℃的高温下，在非氧环境下进行热解，石墨结构开始形成，制备得到焦炭。
3. 气相沉积在氮、氨、甲烷和乙烯等碳质气体组合中，通过高温反应得到碳原子，这些原子会直接在高温下结晶化，形成微米级别的碳纤维丝。
4. 纤维拉伸、热处理将得到的碳纤维进行拉伸和热处理，以增强其强度和稳定性。
同时，还需要对其外表进行表面保护。
5. 削形、切割制备完毕的碳纤维材料还需要进行削形和切割，以适应各种使用需要。
二、碳纤维材料的应用碳纤维材料目前已经被广泛应用于各个领域，下面以几个典型的领域为例进行介绍。
1. 航空领域在航空领域，碳纤维被用于制造飞机构件。
与传统的金属材料相比，碳纤维材料具有更好的重量比、强度比、刚度比和疲劳寿命。
因此，航空器通过使用碳纤维材料可以达到更好的航程和经济效益。
2. 汽车制造碳纤维材料也在汽车制造中起到了重要作用。
其轻量化、高强度的特性使得汽车可以在减少能源消耗的同时，提高速度和刚度，还可以提高安全性能。
但是，由于碳纤维材料的生产成本相对较高，目前大规模应用还受到较大限制。
3. 体育用品碳纤维材料还广泛应用于体育用品制造。
如高尔夫球杆、篮球杆、网球拍和自行车车架等。
碳纤维材料的特殊性能可以帮助运动员提升运动表现，例如在网球场上，碳纤维拍的挥动速度更快，更容易产生回旋球。
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前言纳米碳纤维（）的研究是从年CNFs 1991 发现碳的另一种纳米级材料－碳纳米管Iijima（）CNTs [1]以后开始的。
早期的研究主要在制备、表征方法以及潜在应用方面，而随着对其性能深入了解，制备大量低成本的以适应商 CNFs 业化应用将成为未来研究的关键。
目前，适合低成本和大批量制备的方法主要为化学气相 CNFs 沉积法（）和静电纺丝法CVD [2]。
从形态上来看，制备的多为空心CVD CNFs 结构，也存在实心结构～[34]；而静电纺丝制备的为实心结构。
从直径分布上来看，的CNFs CNFs 直径一般在～之间，介于碳纳米管与 10500 nm 法碳纤维（）之间CVD CF [5]。
除了具有普CNFs 通法低密度、高比模量、高比强度、高 CVD CF 导电、热稳定性等特性外，还具有缺陷数量非常少、长径比大、比表面积大、结构致密等优点（见表），故在催化剂和催化剂载体、锂离子 1二次电池阳极材料、双电层电容器电极、高效吸附剂、结构增强材料、场电子发射材料等领域极具应用价值，是航天航空、国防军工尖端技术领域必需的新材料，也是体育用品等民用工业更新换代的新材料～[56]。
因此，大批量制备及应用成为世界各国重点研究的项目，期望能占CNFs 领该技术领域的制高点。
世界上生产和的企业有日本的 CNFs CNTs 和公Mitsubushi Chemical Toray Showa Denko 司；美国的公司 Hyperion Catalysis Internation （，）、公司Cambridge MA Applied Sciences Inc （，）Cedavile OH ～[78]等，随着市场的扩展，生产企业将逐步增多。
我国目前还没有批量生产的公司，仅有少数企业如深圳纳米港有限CNFs 公司和南风集团等能批量生产碳纳米管。
在未来 ～，的市场会有很大的发展。
大规模510 a CNFs 生产线的出现将会使市场价格降至美元左 11 /g 右，届时的市场会扩大到，它将成 CNFs 45 000 t 为结构复合材料的一种主要的增强材料[6]。
1 CNFs 的批量制备方法1.1 CVD 法一般而言，在催化剂表面气相生长可 CNFs 以分为以下几个过程：⑴碳源气体化合物在催化 剂表面的吸附和裂解并析出碳；⑵碳溶解并在催 化剂颗粒中的扩散；⑶碳在催化剂颗粒另一侧析 出，纤维开始连续生长；⑷催化剂颗粒表面覆盖 碳使其失去活性，纤维停止生长。
法根据使CVD 纳米碳纤维的批量制备和应用张勇，唐元洪，裴立宅，郭池（湖南大学材料科学与工程学院，湖南长沙）410082摘要 : 纳米碳纤维具有优异的物理和化学特性，在复合材料、电子器件、储氢等领域极具应用价值，批量制备低成本的纳米碳纤维是应用的关键。
介绍了纳米碳纤维批量制备的方法，并对纳米碳纤维的应用和市场前景进行了评述。
关键词: 纳米碳纤维；静电纺丝法；批量制备；应用中图分类号: TB 383文献标识码: A文章编号: （）1007-9815200502-0020-06第期张勇唐元洪裴立宅等：纳米碳纤维的批量制备和应用 2 , , , - 21 -用催化剂的分散状态和种类不同可以分为基种法～[910]和浮动催化剂法～[1114]。
基种法1.1.1 基种法是在陶瓷或石墨基体上均匀布洒纳米催化剂颗粒（多为、、等过渡金属）， Fe Co Ni 根据催化剂的催化活性点选择适当的反应温度，通入碳源气体，使之分解并析出。
CNFs 基种法可制备出高纯，但纳米级催化 CNFs 剂颗粒制备困难，一般颗粒直径较大，较难制备细直径的；基种法的制备设备采用卧式水 CNFs 平电炉，这种方法没法解决催化剂的连续投放问题和催化剂与产物及时导出的问题。
改进的基种法[13]可以将固定床改为移动床，纳米催化剂颗粒通过喷嘴连续均匀地布洒到移动床，移动床以一定的速度移动。
催化剂在恒温区停留时间可以通过控制移动床的速度加以调节。
改进后的方法可以实现工业化连续生产的要求。
浮动催化剂法1.1.2 浮动催化剂法就是使催化剂在反应室中呈浮动状态，以此来增大碳原子与催化剂颗粒的接触面积和碰撞几率，提高的产率。
其生产设 CNFs 备一般采用立式电炉。
按催化剂引入反应器的状态可以分为喷淋法和浮游法。
一种以液态形式将纳米催化剂颗粒混入苯等有机溶剂，然后通过喷嘴喷淋到高温反应室中，催化分解有机溶剂而制得，称为喷淋法 CNFs [11]。
另一种以气态形式利用有机金属化合物为前驱体，并以气体形态同烃类气体一起引入反应室（通过蒸发器的蒸发），分解的金属微粒在反应室分散浮游，起催化剂作用，热解生成的碳在纳米催化剂颗粒上生成，称为浮游催化剂法CNFs [14]。
喷淋法可实现催化剂连续喷入，为工业化连续生产提供了可能，但喷淋过程中催化剂颗粒分布不均匀，且很少达到纳米级，因此该方法生产的产品中比例很小，且存在一定的碳黑。
CNFs 浮动催化法极大提高了催化剂与碳原子的接触时间和碰撞几率，碳源的转化率高，单位时间内产量大。
电子纺丝法1.2 传统的是将有机物前驱体进行纺丝而制 CF 备，如基、沥青基等，是大批量制 PAN CF CF 备的主要方法。
静电纺丝技术发明于世纪 CF 20 年代，最近重新引起人们的注意。
这种技术是30 使高分子溶液或熔融体充电带高静电压作为一电极，另一电极连接在接地的收集网上，使纺丝口至收集网之间产生高静电场，当电场强度增加到静电引力足以克服高分子溶液或熔融体的表面张力时，金属尖端的带电流体会产生喷射现象，在喷射过程中使溶剂蒸发，则在收集网上形成无规则排列的带电荷的高分子纳米纤维。
静电纺丝可将纤维直径控制在微米甚至纳米级，并且投资成本小。
年美国2003 Pennsylvania 大学－ Santiago Aviles [2]提出静电纺丝制备 CNFs 的技术，他们将 和－二甲基甲酰胺（）溶液混合后PAN N,N DMF 纺出的单前驱体纤维在真空炉中高温 PAN （）分解，得到直径左右1 273 K 30 min 120 nm 高度无序的。
近年，用静电纺丝技术已经可以 CF 得到直径分布为～的纤维 3500 nm[15]，该方法制备的纯净、连续，工艺简单，不需要昂贵 CNFs 的提纯费用，有望实现大批量的生产，具有很高的应用价值。
不同方法制备的2 CNFs 比较静电纺丝法制备的与法比CNFs CVD CNFs 表与型的性能比较 1 CNFs T300 CF [7]图静电纺丝设备示意图1 纤维 抗拉强度/ GPa 抗拉模量/ GPa 断裂应变/ %密度·/ (g cm )长径比电阻率μΩ·/ (cm)热导率/ [W (m K) ] -1T300 3.53230 1.77 5 000 84CNFs7.006000.5 2.10～500 1 000551 950··高压电源金属尖端前驱体溶液过滤器注射器收集网注：－日本东丽；－美国系列。
T300 T300 CF CNFs CNFs -3- 22 - 高科技纤维与应用第卷30 较见表。
23 CNFs 的应用储氢3.1 氢能作为一种环保以及资源丰富的新能源引起了人们的广泛兴趣，氢能的储存成为其开发应用的关键。
具有非常高的比表面及一些常CNFs 规材料所不具备的特异效应和性能，是优异的储氢材料。
等Likholobov [16]报道了的吸附热 CNFs 和亨利系数随着吸附质分子的尺寸的少量减小而迅速增大的结果，这与常规活性炭的吸附特性正好相反，因此表明有可能对小分子氢显示 CNFs 超常吸附。
中存在石墨层的结构是其它材CNFs 料所不具备的，这种结构实际上存在边缘裸露的石墨层片，这个片层的碳原子还有一定的成键能力，这种结构具有高度的吸附气体的能力。
Fan 等[17]报道了在常温和压力下的储 12 MPa CNFs 氢质量分数可达到～。
和 0.100.13Baker Rodriguez 小组[18]用制备的，在室温和 CVD CNFs 10 MPa 压力下吸附量达到的惊人结果，以中碳2.08 CF 的充填率 0.1 g/cm计算，其体积吸附量超过 200 kg/m。
从研究的储氢数据看，在室温储氢CNFs 已具备应用前景，但如何提高体积储氢密度和氢的吸附脱附速度及动力学和实用条件下的吸放氢研究等，还有很长的路去探索。
催化剂和催化剂载体3.2 具有中空结构，比表面积大，边缘碳CNFs 原子活性点多，因此可以用来作为催化剂和催化剂的载体。
等采用湿法浸渍技术沉积金属Baker 粒子在表面作为催化剂，如通过 CNFs [Ni(NO 3)2·6H 2和O] [Pt(NH 3)2 (NO 2)2溶液、] RhCl 3的乙醇 溶液在分解出金属颗粒分别形成 CNFs Ni/CNFs ～[1920]、Pt/CNFs ～[2122]以及 Rh/CNFs [23]催化剂，与其它催化剂载体（如活性炭、γ－Al 2O 3）相比较[24]，金属颗粒在的表面分散的更均 CNFs 匀，这对提高催化剂的比表面积及活性都是很有利的。
3.3 CNFs 在电子科学领域中的应用作为增加电导率的附加剂3.3.1 含有的复合材料其电阻率将明显下 CNFs 降。
聚丙烯树脂（）复合材料和/CNFs PP/CNFs 聚碳酸酯（）复合材料的电阻率/CNFs PC/CNFs 如图。
图中可以看出，随着质量分数的2 CNFs增加，复合材料和复合材料 PP/CNFs PC/CNFs 的电阻率呈数量级下降，当在聚丙烯中添加质量分数不到的，电阻率从 0.1 CNFs 10 Ω·降cm 到了 10Ω·，且纤维直径越小，电阻率下降cm 更明显。
而经过℃高温处理后的 3 000 （）可以使Pyrograph III PR-19-HT CF PP/CNFs 复合材料的热学和电学性能提高，质量分CNFs 数的复合材料的电阻率仅为Ω·，比 0.18 12.6cm 理论值降低了两个数量级[8]。
材料中加入少量，可以有效降低表面 CNFs 电阻至 10～10Ω/cm，解决静电消散和火花产生的问题[25]，如在芯片制造中加入少量，能防 CNFs 止静电对敏感集成电路的损害。
对于面板类的静电喷涂，则要求电阻率达到 10 ～10 Ω·，加cm 表静电纺丝法与法比较2 CNFs CVD CNFs 类别形貌直径长度 副产物法CVD CNFs相互缠绕，排列不规则，中空或实心结构直径分布不均匀，～10500 nm 纤维难以长长，不连续含有碳纳米管、炭黑、焦油粒子等，需提纯工艺 静电纺丝法 CNFs形状规则，有固化的截面[7,14]直径分布均匀， ～ 3500nm可以制得连续的长丝无副产物，不需提纯工艺图纳米碳纤维添加量与电阻率关系2 10101010101010101097531添加质量分数CNFs 电阻率Ω· / (c m )3313569246第期张勇唐元洪裴立宅等：纳米碳纤维的批量制备和应用 2 , , ,- 23 -入的就可达到这一要求 < 0.03 CNFs [26]；而且直径很细，静电喷漆表面可以达到级光CNFs A 洁度。