納米纖維紗線的制備與應(yīng)用研究.pdf

1、近些年取向納米纖維紗線作為一種新興的納米纖維材料，具有結(jié)晶度高、取向度好、抗拉強(qiáng)度大、易于編織等諸多優(yōu)良特性，在航天、微電子、光電傳輸以及醫(yī)學(xué)等特殊領(lǐng)域比傳統(tǒng)的納米纖維氈有更好的應(yīng)用前景。目前納米纖維紗線的制備方法集中于靜電紡絲領(lǐng)域，主要是，在紡絲過(guò)程中添加輔助電場(chǎng)使電場(chǎng)重新分配或改變收集裝置的形狀和運(yùn)動(dòng)狀況等。
　　溶液噴射紡絲技術(shù)以其高效、普適等突出特點(diǎn)有望發(fā)展成為規(guī)?；苽浼{米纖維的新技術(shù)。本文基于溶液噴射紡絲技術(shù)，提出了連

2、續(xù)制備納米纖維紗線的新方法，并成功設(shè)計(jì)其紡絲裝置。實(shí)驗(yàn)中分析了各參數(shù)對(duì)紡紗連續(xù)性的影響，得到了初步優(yōu)化的工藝條件。為了提高紗線的機(jī)械性能，論文進(jìn)一步對(duì)制備的納米纖維紗線進(jìn)行了濕熱牽伸，并研究了牽伸倍數(shù)和牽伸速度對(duì)PAN納米纖維紗線的形態(tài)結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的影響。最后將經(jīng)過(guò)拉伸處理PAN納米纖維紗線經(jīng)過(guò)碳化工藝得到了碳納米纖維紗，并將其用做電極材料，研究了其基本電化學(xué)性能和電容特性及其在線性超級(jí)電容器方面的潛在應(yīng)用。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:<

3、br>　　1)對(duì)制備紗線的形貌和機(jī)械性能進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸速度是影響納米纖維紗線的一個(gè)重要影響因素。隨著旋轉(zhuǎn)軸速度的增加直徑會(huì)變小而紗線的捻度會(huì)增大，機(jī)械性能增加。當(dāng)速度為100rpm時(shí)，納米纖維紗線表現(xiàn)為束的狀態(tài);當(dāng)速度達(dá)到300rpm時(shí)得到的紗線的捻度和強(qiáng)力最大。卷繞棍的牽拉作用使整個(gè)系統(tǒng)能夠維持在一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)，它的速度與旋轉(zhuǎn)軸應(yīng)當(dāng)匹配在一定的速度范圍內(nèi)。接收?qǐng)A盤(pán)的存在使漏斗形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更容易形成，同時(shí)使成型的纖維網(wǎng)的各個(gè)方向

4、的纖維更加均勻，當(dāng)接收?qǐng)A盤(pán)速度為20rpm的時(shí)候，紗線直徑最均勻。
　　2)經(jīng)過(guò)牽伸處理PAN的(200)晶面的衍射峰逐漸變窄而尖，強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，表明纖維中的晶態(tài)部分和氰基取向顯著增加，纖維的結(jié)晶度提高了將近1倍;在拉伸速度和拉伸倍數(shù)分別為2mms-1和2倍時(shí)，PAN納米纖維紗線的斷裂強(qiáng)度為初紡紗的9.3倍，達(dá)到104.34MPa。
　　3)PAN基碳納米纖維紗是以雙電層電容的形式儲(chǔ)存能量，其恒流充放電曲線為較好的對(duì)稱(chēng)三角形