木质素碳纤维研究进展

由于不可再生石油资源的日益消耗,生物质可再生资源的开发与利用成为全球的研究热点。木质素来源广泛,属于可再生低成本资源,并且含碳量高于60%,备受碳纤维研发工作者的广泛关注,近年来在研究开发方面取得了许多突破。本文从归纳总结木质素纺丝前处理出发,综述了纯木质素碳纤维、共混和接枝木质素碳纤维改性制备的发展历程、工艺性能比较和最新研究进展,并对木质素碳纤维研究前景进行了展望。     

同轴静电纺丝再经两步后处理制备PAN基中空碳纤维

采用聚丙烯腈(PAN)溶液作为壳层,甲基硅油作为芯层,利用同轴静电纺丝技术制备出外径为3 μm的同轴PAN复合纤维,经过预氧化和炭化后可以制得直径约为1 μm的中空碳纤维.采用扫描电镜（SEM）观察中空纤维形貌.傅立叶红外光谱分析仪（FTIR）表征了热处理前后纤维成分变化.分析了同轴射流结构、芯液/壳液流速比 Vin/Vout对中空结构的影响.研究表明,同轴内针尖伸出外针尖的距离Zp是影响同轴射流形成的主要因素,伸出长度Zp约为外针孔半径rout 的1/2时得到同轴射流,Zp0.7 rout时从冠状锥体周围产生许多射流,不能在锥顶部形成同轴射流.芯液/壳液流速比Vin/Vout对中空结构的形成有较大影响,当Vin/Vout=0.5时得到多孔纤维,增大芯液流速,当Vin/Vout=1时得到中空纤维,继续增大Vin/Vout＝2时得不到同轴射流.     

静电纺丝法制备交联多孔纳米碳纤维膜及其电化学电容性能

以聚丙烯腈(PAN)和三聚氰胺为原料,通过静电纺丝法制备了三聚氰胺改性聚丙烯腈纳米纤维前驱体,经预氧化、碳化后得到交联的多孔纳米碳纤维.采用红外光谱(FTIR)仪、热重分析(TGA)仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪、拉曼光谱仪和比表面积分析仪等对前驱体及纤维进行了表征.结果表明,经过三聚氰胺改性的聚丙烯腈纳米纤维前驱体在碳化后有效地交联,形成含有微孔、介孔和大孔多级的合理孔道结构,氮掺杂量高达14.3%,纤维直径大幅缩减,平均直径仅约89 nm.电化学测试结果表明,交联多孔纳米碳纤维电极在0.05 A·g^-1电流密度下未经活化时的质量比电容值高达194 F·g^-1(0.05 A·g^-1),在2 A·g^-1的电流密度下经过1000次循环充放电后的比电容仍然保持99.2%,表现出优异的电化学特性.     

静电纺丝法制备PHB 基纳米纤维材料的研究进展

聚β-羟基丁酸酯（PHB）作为一种天然的可生物降解材料,因其良好的生物相容性,广泛应用于生物医用领域。而静电纺丝技术是获得纳米纤维最理想的方法之一,目前已成功制备出多种不同类型的纳米纤维,尤其在制备复合纳米纤维方面取得了显著成果。本文论述了国内外静电纺PHB 基纳米纤维的研究现状和进展,重点介绍了静电纺PHB 基纳米纤维影响因素,分析了其产品性能和潜在的应用前景,最后指出了静电纺 PHB 基纳米纤维需要解决的若干问题,展望了静电纺PHB 基纳米纤维的发展前景。     

木质素基纳米材料的研究进展

木质素是一种在自然界中含量高的天然高分子物质,其分子中含有大量的羟基.目前国内所开发的木质素产品已经有数百种,但由于木质素本身结构复杂、种类繁多,使得开发的木质素产品基本还停留在较为初级的阶段,且存在一定的盲目性.纳米材料的比表面积大,表面活性高,将木质素加工到纳米级别能有效地改善其一部分基本特性.文章结合木质素本身的特点和近年来对木质素的深入研究,分别从微粒、薄膜、纤维三方面介绍了木质素在纳米材料领域的研究现状和应用前景.     

静电纺丝制备石墨烯基复合纳米纤维研究进展

在静电纺丝纳米纤维中加入纳米填料——石墨烯(G),有助于提高纳米纤维的性能,扩展其应用领域。本文综述了近年来国内外静电纺丝制备石墨烯基复合纳米纤维的研究现状,重点介绍了石墨烯与聚酰胺(PA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯腈(PAN)、二氧化钛(TiO2)等复合纳米纤维制备的研究进展及其在光催化剂、超级电容器、染料敏化太阳能电池(DSSCs)、传感器、生物医学等方面的应用潜力,展望了石墨烯基复合纳米纤维的发展前景。     

静电纺丝法制备纤维素纳米纤维的研究进展

纤维素纳米纤维很好的结合了纤维素的重要属性和纳米材料的各项特性,但纤维素大分子之间存在大量氢键,使得纤维素较难溶于普通溶剂,导致通过静电纺丝法直接制备纤维素纳米纤维具有一定的难度。而先采用静电纺丝法制备纤维素衍生物纳米纤维,再对纤维素衍生物纳米纤维进行水解也是制备纤维素纳米纤维的一种有效方法。本文对近年来这两种纤维素纳米纤维制备方法的研究进行了综述,并对静电纺制备纤维素纳米纤维的发展前景做出了展望。     

静电纺丝制备碳纳米管基复合纳米纤维的研究进展

碳纳米管(CNTs)作为增强材料与聚合物复合制成纳米纤维,有助于提高纳米纤维性能,扩展其应用领域。本文综述了近年来国内外静电纺丝制备CNTs基复合纳米纤维的研究现状,重点介绍了CNTs/PAN复合纳米纤维、CNTs/PANI/PEO复合纳米纤维、CNTs/PVA复合纳米纤维、CNTs/PA复合纳米纤维、CNTs/TiO2复合纳米纤维的研究进展及其在纳米传感器、电磁干扰、超级电容器、染料敏化太阳能电池(DSSCs)、组织工程支架、药物控制释放等方面的应用潜力,展望了CNTs基复合纳米纤维的发展前景。     

静电纺丝制备海藻酸钠基复合纳米纤维的研究进展

海藻酸钠(SA)是一种天然可降解的生物材料,因其良好的生物相容性、成膜性、吸湿性和离子交联凝胶性能而广泛应用于生物医学领域。将海藻酸钠制成纳米纤维,有助于提高海藻酸钠材料的性能、扩展其应用领域。本文综述了近年来国内外静电纺丝制备海藻酸钠纳米纤维的研究现状,重点介绍了SA/PEO复合纳米纤维、SA/PVA复合纳米纤维、SA/甘油复合纳米纤维、SA/明胶复合纳米纤维、SA/壳聚糖复合纳米纤维的研究进展及其在外伤敷料、组织工程支架、药物释放系统等医学领域的应用,分析了其潜在的应用领域,展望了海藻酸钠复合纳米纤维的发展前景。     

静电纺丝法制备酚醛纤维研究进展

酚醛树脂是一种广泛使用的合成树脂,包括热固性和热塑性两类,具有良好的阻燃性、耐热性和耐腐蚀性。酚醛纤维是由酚醛树脂所制成的交联纤维,传统的酚醛纤维制备方法有熔融纺丝法和湿法纺丝法,后来出现了静电纺丝法。本文根据酚醛树脂的种类分别介绍了热固性、热塑性和热塑/热固混合酚醛树脂三类材料静电纺丝的研究进展。在改善酚醛纤维特性方面,综述了四种优化措施,包括加入无机盐、微波辐射辅助固化、非匀速阶梯式加热固化、氧化石墨烯修饰的静电纺丝法等。此外,对本实验室制备酚醛纤维的研究也进行了概述,阐述了酚醛纤维当前存在的问题及未来发展方向。     

从乙烯与丙烯酸二茂铁甲酰氧基乙酯共聚物制备碳纳米材料

使用乙烯和丙烯酸二茂铁甲酰氧基乙酯（FcEA）为单体,合成了乙烯与丙烯酸二茂铁基乙酯共聚物 ［P(E-co-FcEA)］.以P(E-co-FcEA)作为前驱体,通过改变裂解条件,自催化制得系列碳纳米材料.     

碳微线圈的气-液-固-固生长机理

碳微线圈具有类似DNA的双螺旋结构, 通常以镍为催化剂, 噻吩为助剂采用CVD法制备, 但是对于它的生长机理人们仍不十分清楚. 本文发现构成碳微线圈的碳纤维由三条亚纤维组成, 提出了碳微线圈的气-液-固-固生长机理, 并以此对实验事实做出合理解释.     

Effect of the oxygen-induced modification of polyacrylonitrile fibers during thermal-oxidative stabilization on the radial microcrystalline structure of the resulting carbon fibers

The oxygen-induced modification of polyacrylonitrile (PAN) fibers during the final stage of thermal-oxidative stabilization is used to control the degree of chemical reactions and the radial structural homogeneity of fibers. A radial structure model for oxidized PAN fibers (OFs) and carbon fibers (CFs) has been established by Raman spectroscopy and wide angle X-ray diffraction. According to the model, the cross-section of OFs is divided into the internal and external regions; the oxygen-induced modification has a greater effect on the structural evolution of internal regions than that of external regions. When the oxygen volume content for the modification is 22.2%, the OFs possess the highest level value for degree of disorder (DD) in internal regions. This is inherited by the corresponding CFs with the best radial structure homogeneity and optimum mechanical properties; meanwhile, the coefficient of variation for DD is defined to characterize the radial homogeneity of CFs. The mechanism of the oxygen-induced modification demonstrates that the mechanical properties of the resulting CFs depend on the degrees of the intermolecular cyclization and oxidation which are beneficial to the decrease in CF crystallite size.     

Syntheses and properties of fluorinated carbon materials

In this review, the more recent topics in the field of fluorinated carbon materials are given with the emphasis on the research work presented by our group. The direct fluorination and/or oxyfluorination of various carbon materials, especially of new carbon materials, i.e. nanotubes, carbon fibers, and activated carbon fibers have been described. It has been shown that fluorination can be one of the most effective methods to modify and control physico-chemical properties of carbon materials.     

破碎-絮凝法分离细长碳纳米管与碳纤维

根据碳纤维与细长碳纳米管耐磨性能与絮凝沉降性能的差异,提出了一种有效分离细长碳纳米管与碳纤维的物理方法——破碎-絮凝法.该方法包括研磨破碎、液相分散、絮凝沉降、过滤分离等步骤,可高效去除混杂于细长碳纳米管样品中的碳纤维,同时还可去除螺旋状碳纤维及细小碳颗粒等易悬浮杂质.纯化过程对细长碳纳米管无损伤.用电子显微镜和热重分析表征了纯化效果,并初步分析了纯化机理.     

碳纳米管及碳纤维增强环氧树脂复合材料研究进展

碳纳米管与碳纤维具有优异的力学、电学等性能,广泛用做复合材料增强体,但目前碳纳米管/碳纤维/环氧树脂复合材料的研究具有一定的局限性,只考虑了两相材料间的作用,即仅对单一相进行处理而忽略了另一相的改性。本文从碳纳米管/碳纤维协同增强环氧树脂基体复合材料的思路入手,结合自己的研究成果,综述了国内外相关研究进展。从研究结果可以看出,将三相材料之间完全有效地联系起来,发挥三者间的协同效应,复合材料的性能可以发生质的飞跃。     

聚酰亚胺纤维

聚酰亚胺纤维具有高强度模、耐高温、耐辐射等优越的性能。在多种纺制聚酰亚胺纤维的方法中,湿纺容易制得高强高模的样品。本文主要介绍了聚酰亚胺纤维的一步法湿纺、二步法湿纺和熔融纺丝方法,并对纤维的性能进行了概述。     

Electrospun recycled PET-based mats: Tuning the properties by addition of cellulose and/or lignin

The aim of this study was to evaluate the influence of cellulose and/or lignin on the properties of mats prepared from dissolution (for 48 h or 72 h, solvent: trifluoroacetic acid) of recycled poly (ethylene terephthalate) (PET). Briefly, the presence of cellulose led to a tendency of higher average fiber diameter and average pore area as well as lower average porosity compared to the neat mat (PET_ref, 242 ± 59 nm, 9.6 ± 1.1 10⁴ nm² and 19.0 ± 1.1%, respectively). The T_g values for electrospun PET combined with cellulose and/or lignin were higher than that of PET_ref (92.5 ± 0.1 °C), and the tensile strength increased with the cellulose and/or lignin loading. In addition, the presence of lignin (72 h of dissolution) led to a mat with an elongation at break of 149 ± 9% compared to 14 ± 2% for PET_ref. The results indicated that the properties of mats based on PET can be tuned by adding cellulose and/or lignin to solutions posteriorly electrospun as well as by varying the dissolution time.