阵列法制备连续碳纳米管纤维及其性能研究

李珊¹，赵静娜²，贾晶晶¹，顾轶卓¹

1. 北京航空航天大学材料科学与工程学院空天材料与服役教育部重点实验室2. 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所

摘 要：连续碳纳米管(CNT)纤维是由纳米级碳材料通过组装形成的微米级纤维材料。本文采用阵列纺丝法制备连续CNT纤维,通过改变纺丝工艺,考察了致密度、直径及捻角等组装参数对纤维内CNT的堆积排列结构、纤维的力学性能和电导性能的影响。结果表明,乙醇浸润可以明显提高CNT致密化程度,从而增强管间作用力,使得纤维力学及电学性能显著提升,拉伸模量、拉伸强度和电导率分别提高了121%、67%和26%;在纺丝过程中通过改变薄膜宽度调节纤维直径时,直径过小或过大都不利于提高纤维的力学性能,适中的直径在7至8μm时可以得到更高的CNT堆积密度,从而获得较高的拉伸性能;对于致密化程度较高的乙醇浸润CNT纤维,适度降低加捻程度并不显著影响纤维性能,为规模化连续制备提供了保证。

关键词：碳纳米管纤维;阵列纺丝法;浸润;力学性能;电导率;