碳基纖維作為基本成分的利用對不同的材料和設備具有強烈的吸引力。然而，無規(guī)聚丙烯腈(PAN)前驅(qū)體在熱處理過程中產(chǎn)生的較差的纖維石墨結(jié)構(gòu)往往導致碳基纖維性能不佳。
近日，山東大學Bo Zhu，Kun Qiao以電紡碳納米纖維(CNF)為研究對象，提出了一種種子輔助石墨化策略來改善纖維的石墨化結(jié)構(gòu)。
文章要點
1）典型的三聚氰胺/三聚氰酸自組裝前驅(qū)體石墨化碳氮化碳被用作碳納米纖維的超分子種子，顯示出顯著的促進纖維石墨化的作用，同時它在高溫下分解。進一步的研究表明，較高的碳含量有助于種子具有更好的耐熱性，從而開發(fā)出納米級的2，6-二氨基吡啶/三聚氰酸和2，4，6-三氨基嘧啶/巴比妥酸超分子種子。
2）這兩種體系均可通過原位自組裝均勻分布在PAN原絲中，且耐高溫炭化而不會發(fā)生嚴重的熱解。分散的晶種有助于纖維狀PAN晶體的形成，并通過成核和模板作用促進其向有序的石墨化結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)變。所制得的碳納米纖維結(jié)晶度和石墨化度均有所提高，纖維晶體的取向和尺寸也得到了改善。結(jié)果表明，碳纖維的強度、彈性模量和斷裂伸長率都得到了全面的提高。
參考文獻
Ye Zhang, et al, In Situ Synthesis of Self-Assembly Supramolecular Crystal Seeds within Continuous Carbon Nanofibers for Improved Fiber Graphitic Structure, ACS Nano, 2024
DOI: 10.1021/acsnano.4c01161
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c01161
