郭子洋 钱永芳 孙永丰

1.大连工业大学纺织与材料工程学院，辽宁 大连 116034；2.辽宁信德化工有限公司，辽宁 辽阳 111000

碳纳米级纤维材料在储能、过滤和催化等领域具有广阔的应用前景。然而，碳纤维成本的降低仍是一项挑战。

近年来，研究人员开发出了多种碳纤维前驱体材料，如聚丙烯腈(PAN)[1]、可纺沥青(SP)[2]、木质素[3]、聚苯并咪唑(PBI)[4]和黏胶[5]等。其中，SP作为乙烯裂解的副产物，其因成本低、碳化得碳率高而受到研究者的广泛关注。

碳纤维前驱体的纺丝方法有很多，如传统的湿法[6]、熔融法[7]和静电纺丝法等[8-9]。其中，静电纺丝法被认为是制备纳米级纤维的一种简单而有效的方法[10]。具体为，在高压静电场中对聚合物溶液进行拉伸，通过改变纺丝液的质量分数、纺丝电压、接收距离、喷丝口直径等参数，得到高孔隙率、高比表面积的纳米级纤维膜[11-12]，其中的纤维直径在几十纳米至几微米[13]。如Sang等[14]使用各向同性SP进行静电纺丝，然后对所得纳米级纤维膜进行预氧化和碳化，发现最终的碳纳米级纤维膜的导电性极佳，适合用于各种电极产品中。但由于采用SP制得的纤维的成形性较差，且只能获得短纤而不是长丝，因此，如何生产出高产量、低成本且性能稳定的碳纤维还有待进一步的探索。Bui等[15]的研究表明，PAN在静电纺丝中具有良好的稳定性。曹明义等[16]利用PAN制备出了无串珠结构的纳米纤维膜和纤维直径小于100 nm的超细纳米纤维膜。Sang等[14]和Stojanovska等[17]还分别使用N，N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解SP和PAN制备纺丝液，用于静电纺丝。……