碳纳米纤维及其制备方法和器件技术

本发明专利技术提出了碳纳米纤维及其制备方法和器件。该制备碳纳米纤维的方法包括：(1)提供具有可纺性的前驱体溶液，其中，该前驱体溶液含有碳纤维前驱体和溶剂；(2)利用气流将所驱体溶液拉伸为纤维，并用收集器收集纤维；(3)对收集到的纤维进行后处理，以便得到所述碳纳米纤维。本发明专利技术所提出的制备方法，能快速、高效地制备出大量的高性能碳纳米纤维，且该方法相比于现有的静电纺丝或熔融喷丝的方法具有设备简单、易操作、安全节能的优势，还可通过控制前驱体溶液的粘度和气流的速度控制制备的碳纤维的直径。

【技术实现步骤摘要】
碳纳米纤维及其制备方法和器件
本专利技术涉及材料科学与工程领域，具体的，本专利技术涉及碳纳米纤维及其制备方法和器件。
技术介绍
碳纤维是新一代增强纤维，是纤维状的碳素材料，分为长丝、短纤维、短切纤维等。碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。其中，碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。特别是在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。碳纳米纤维由于其纳米级的结构，在表面效应和量子尺寸效应的作用下，其物化性能发生明显的改变，出现许多新奇的特性，这些特殊的性能，对于电子信息、生物医疗、环境能源、航空航天等诸多领域有着深远的影响。目前，工业生产碳纤维其单丝直径在5～7微米，而纳米级尺寸的碳纤维还不具有批量产业化生产的方法。现阶段，制备碳纳米纤维方法有基于模板法、静电纺丝法等。但是，这些方法都存在制备困难、产量低、造价高等缺点，也就限制了碳纳米纤维的生产与应用。因此，需要一种能够大量制备碳纳米纤维的廉价方法很有必要。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备碳纳米纤维的方法，其特征在于，包括：(1)提供具有可纺性的前驱体溶液，其中，所述前驱体溶液含有碳纤维前驱体和溶剂；(2)利用气流将所述前驱体溶液拉伸为纤维，并用收集器收集所述纤维；(3)对收集到的所述纤维进行后处理，以便得到所述碳纳米纤维。

【技术特征摘要】
1.一种制备碳纳米纤维的方法，其特征在于，包括：(1)提供具有可纺性的前驱体溶液，其中，所述前驱体溶液含有碳纤维前驱体和溶剂；(2)利用气流将所述前驱体溶液拉伸为纤维，并用收集器收集所述纤维；(3)对收集到的所述纤维进行后处理，以便得到所述碳纳米纤维。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碳纤维前驱体为聚丙烯腈；基于所述前驱体溶液的重量，所述碳纤维前驱体的浓度为10～20w/w％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述溶剂包括N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的至少一种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前驱体溶液进一步含有高分子添加剂，所述高分子添加剂为聚乙烯基吡咯烷酮；基于所述前驱体溶液的重量，所述高分子添加剂的浓度为10～20w/w％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍晖，宋健安，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11