针对静电纺丝SiC纤维纳米化的溶液参数优化设计

陈莹¹，侯翼^2,3，成来飞²

1. 西北工业大学教育实验学院2. 西北工业大学材料学院3. 新加坡国立大学淡马锡实验室

摘 要：一维SiC纳米材料不仅具有陶瓷材料高强度、高模量、优异的化学稳定性和高温稳定性等优势,还拥有高比表面积、可设计的微结构和可控介电性能,在电磁吸波领域有着重要应用价值。静电纺丝技术是一种制备连续纳米纤维的有效方法,目前利用该方法制备SiC陶瓷纤维的研究还处于初期探索阶段,适用的溶液体系和参数比较混杂且缺乏系统研究,特别是以SiC纤维纳米化为目标的纺丝溶液体系优化设计还未见报道。本研究以SiC纳米纤维的纺丝前驱体聚碳硅烷（PCS）溶液为研究对象,系统分析了溶剂种类、高分子助纺剂种类和浓度、溶液配比和粘度、添加剂种类和添加量对纺丝纤维形貌和微结构的影响规律,进一步确定了以氯仿为溶剂、聚己内脂酯（PCL）为助纺剂、乙酰丙酮铪（Hf（acac）₄）为添加剂的纺丝溶液体系。为了获得结构连续、形貌均一的SiC纳米纤维,PCL的最优浓度约为0.087 5 g/mL,PCS最优浓度为0.125～0.15 g/mL,添加剂Hf（acac）₄的浓度不超过0.025 g/mL。经过纺丝溶液参数的优化,成功获得了平均直径为340 nm的柔性SiC纳米纤维薄膜。

关键词：静电纺丝;SiC纳米纤维;聚碳硅烷(PCS)溶液;溶液参数优化;