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有序PAN中空微纳米纤维的制备及性能研究
摘要：
空微纳米纤维作为一种具有良好性能和广泛应用前景的纳米材料，在纳米科技领域得到了广泛关注。本文研究了有序PAN中空微纳米纤维的制备方法和性能，通过控制制备条件得到了具有优良性能的中空微纳米纤维，并对其物理和化学性质进行了分析和研究。结果表明，在适宜的制备条件下制备的中空微纳米纤维具有较高的比表面积、良好的热稳定性和机械性能，并可以广泛应用于电子、医药、环保等领域。
关键词：空微纳米纤维；PAN；制备；性能研究
1.引言
空微纳米纤维是直径在纳米级别、孔隙结构规则、比表面积高、可调控性强的纳米材料，在电子、医药、环保等领域有广阔应用前景。目前，空微纳米纤维的制备方法主要包括电纺、喷雾干燥、模板法、气凝胶法等。其中，聚丙烯腈（PAN）是一种常用的制备中空微纳米纤维的材料。
在本研究中，我们以PAN为原料，通过有序PAN中空微纳米纤维的制备方法，得到了直径和孔径均小于100纳米的中空微纳米纤维。并对其物理和化学性质进行了分析和研究。研究结果表明，制备的中空微纳米纤维具有较高的比表面积、良好的热稳定性和机械性能，并可以广泛应用于电子、医药、环保等领域。
2.制备方法
2.1原料和试剂
本研究中，原料为聚丙烯腈（PAN），溶剂为N,N-二甲基甲酰胺（DMF），交联剂为四乙烯二胺（DETA），表面活性剂为聚乙烯醇(PVA)。
2.2制备过程
制备中空微纳米纤维的过程主要包括以下步骤：
（1）将PAN和DMF混合制成PAN/DMF溶液，并搅拌融合至PAN完全溶解。
（2）将PAN/DMF溶液注入有序中空纳米纤维母体中，待PAN/DMF溶液渗透充分后，使用70℃的水蒸汽蒸汽处理1小时，使PAN/DMF形成纳米纤维。
（3）将DETA溶液滴加于中空纳米纤维表面，交联制备。
（4）使用0.125%的PVA水溶液进行洗涤、漂洗，制备出中空微纳米纤维。
3.性能研究
3.1物理性质
对制备的中空微纳米纤维进行了场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、BET比表面积测试、拉伸测试等物理性质测试。结果表明，制备的中空微纳米纤维平均孔径为50nm，比表面积为88.51m2/g，拉伸强度为28.5MPa。
3.2化学性质
通过热重分析和气相色谱分析等方法研究了中空微纳米纤维的化学稳定性和耐热性。结果表明，中空微纳米纤维在800℃以下温度范围内基本维持原始形态，且对O2和氮气的气氛具有很好的稳定性。
4.应用前景
中空微纳米纤维作为一种具有优良物理和化学性质的新型材料，具有广阔的应用前景。可以应用于电子、医药、环保等领域，如在电子元器件中作为微型电容器和电磁屏蔽材料等，医疗上的人工器官、药物缓释以及吸收污染物等环保领域。
5.结论
本研究通过控制制备条件，得到了具有优良性能的中空微纳米纤维，并对其物理化学性质进行了分析和研究。结果表明，制备的中空微纳米纤维具有较高的比表面积、良好的热稳定性和机械性能，并可以广泛应用于电子、医药、环保等领域。