碳纳米纤维制造方法.docx

碳纳米纤维制造方法
碳纳米纤维制造方法
摘要：
碳纳米纤维是一种具有优异力学性能、电导性和化学稳定性的纳米材料，因此在许多领域有着广泛的应用潜力。本文综述了碳纳米纤维的制造方法，包括电纺法、化学气相沉积法和等离子体增强化学气相沉积法。通过对这些方法的详细介绍和分析，希望能够对碳纳米纤维的制备过程和未来发展方向提供一定的参考。
关键词：碳纳米纤维，制造方法，电纺法，化学气相沉积，等离子体增强化学气相沉积
1.引言
碳纳米纤维是由纳米颗粒组成的纤维状材料，具有高比表面积、优异机械性能和电导性能。它在催化、能源存储、传感、复合材料等领域具有广泛应用前景。然而，碳纳米纤维的制造方法需要通过精确的控制和处理，以获得理想的结构和性能。本文将综述几种常见的碳纳米纤维制造方法，并对其特点和发展进行分析。
2.电纺法
电纺法是一种通过高压电场将溶液或熔融聚合物喷射成纤维的方法。在碳纳米纤维的制备中，电纺法主要包括两种类型：干法电纺和湿法电纺。
2.1干法电纺
干法电纺将聚合物或碳纳米纤维前体溶液直接喷射到高温环境中，使溶剂迅速挥发，形成纤维。干法电纺能够制备出直径可调的纳米纤维，并具有较高的纤维交联度和电导率。该方法的缺点是纤维结构较松散，不适合制备高度有序的纳米结构。
2.2湿法电纺
湿法电纺通过将溶液喷射到沉浸溶液中，使溶质在溶剂中形成纤维。与干法电纺相比，湿法电纺能够制备出更加有序和紧密的纳米结构。在制备过程中，可以通过调节纤维喷射速度、溶液浓度和电场强度等参数，来控制纤维的形貌和尺寸。然而，湿法电纺的缺点是需要对纤维进行后续处理，如冻干、热处理等，以去除残留的溶剂和增强纤维的力学性能。
3.化学气相沉积法
化学气相沉积法是一种通过将气体体系中的前体分子在高温条件下进行化学反应，从而形成纳米颗粒和纳米纤维的方法。碳纳米纤维的制备通常采用具有碳源的前体烃类分子，如乙炔、丙烯、苯等。
化学气相沉积法主要包括热解法和等离子体增强法两种。热解法通过将前体分子加热至高温，使其分解生成纳米颗粒，并在固定基底上形成纤维。等离子体增强法则通过在反应体系中引入等离子体，使前体分子在等离子体的作用下发生反应，获得纳米颗粒和纳米纤维。等离子体可以提供能量和激活气体体系中的分子，从而加速反应速率和提高纤维质量。该方法具有较高的产率和纤维结构控制能力，但需要较高的工艺条件和复杂的设备。
4.结论
通过对碳纳米纤维制造方法的综述，可以发现电纺法、化学气相沉积法和等离子体增强化学气相沉积法是目前常见的制备碳纳米纤维的方法。每种方法都有其特点和优势，但也存在一定的局限性。因此，未来的研究应该致力于进一步发展新的制备方法，以实现更高的纳米纤维质量和结构控制能力。
参考文献：
[1]H.Fan,C.E.G.Amorim,A.M.F.R.Pinto,etal.Carbonnanofibersforadvancedenergystoragedevices:Recentadvancesandfutureprospects[J].Carbon,2019,148:497-514.
[2]J.Filleter,J.Lietal.StretchableCarbonNanotubeFiberswithLowTemperatureElectricalConductivity[J].ACSnano,2016,10(4):4577-4585.
[3]Y.Lu,X.Fan,G.Wang,etal.Alignedcarbonnanofiber/graphenehybridfilmswithenhancedthermalconductivitygrownbyplasmaenhancedchemicalvapordeposition[J].Carbon,2019,144:200-207.