羧基化碳纳米管改性PAN纳米纤维的制备与性能优化
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更新于2024-08-12
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该论文主要探讨了掺杂羧基化碳纳米管(MWCNTs)的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维的制备方法及其特性研究。作者采用静电纺丝技术制备了这种新型的杂化纳米纤维,其目标是提升纤维的结构完整性以及力学性能。通过扫描电子显微镜(SEM)、偏振红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱和拉伸性能测试等手段,对所得纤维的微观结构进行了深入分析。
研究发现,随着MWCNTs掺杂量的增加,纳米纤维的直径发生显著变化,其中5%(质量分数)的MWCNTs掺杂量被认为是杂化纳米纤维直径的转折点。加入MWCNTs对PAN分子链的取向起到积极影响,使得MWCNTs在纤维中主要沿轴向排列,这有助于提高纤维的力学性能。具体来说,3% MWCNTs/PAN杂化纳米纤维的拉伸强度高达88.6 MPa,拉伸模量达到了3.21 GPa,显示出优异的力学强度。
此外,论文指出传统的湿纺法和空隙纺丝法在制备PAN纤维时,由于凝固过程中的缺陷和纤维结构不均匀(如核-壳结构),可能导致碳纤维的实际强度低于理论预期。而掺杂MWCNTs的方法提供了一种可能的解决方案,通过优化纤维结构来提升最终碳纤维的性能,这对于高性能复合材料,特别是航空、航天、能源和交通等领域应用具有重要意义。
总结来说,这篇论文的核心研究内容包括:掺杂羧基化MWCNTs的纳米碳纤维前驱体的制备工艺,以及这种杂化材料在提升力学性能上的效果。同时,它也提出了一个改进现有纤维制造技术的新途径,以减少结构缺陷并优化纤维性能。这一研究成果对于碳纤维材料科学的发展具有实用价值。
2020-03-04 上传
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