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高取向纳米纤维由于其优于普通纳米纤维的机械强度及各向异性等特点成为组织工程、催化剂载体、微电子和光子设备等领域的研究热点。近来,取向纳米纤维的研究取得了很大的进展和突破。纳米碳纤维则由于其高强、高模、化学稳定性优异、导电导热性能好等特点在电极材料、催化剂载体、高效吸附剂等领域广泛应用。 本文利用文丘里理论设计出一种新的管式气流牵伸技术,首先以PAN为前驱体,探讨了采用该技术制备高取向纳米纤维的最佳工艺参数,SEM测试结果表明最佳工艺参数为:纺丝液浓度为16wt%,纺丝电压为25kV,高速气流的压强为0.1MPa,收集装置的水面高度为2.2cm。FT-IR和XRD测试结果表明,经过预氧化和碳化处理后得到了高取向纳米碳纤维。 然后,以PAN/DMF为皮层,PVP/DMF为芯层,采用管式气流牵伸技术与同轴静电纺丝结合制备高取向皮芯结构纳米纤维,探讨了纺丝外液浓度和内针伸出长度对于皮芯结构的影响。SEM和TEM测试结果表明,纺丝液浓度均为16wt%;外针直径为1.6mm,内针伸出长度为外针直径的1/4时,得到的纳米纤维的皮芯结构最好。FT-IR和XRD测试结果表明,经过预氧化和碳化处理后得到了高取向中空纳米碳纤维。 最后,将AgNO3掺杂至PAN/PVP中空纳米纤维并研究其电化学性能,经过预氧化和碳化处理后成功地得到了功能化中空纳米碳纤维(Ag@CNF)。恒流充放电、循环伏安和交流阻抗等电性能测试的结果表明,功能化处理后中空纳米碳纤维电极的电极反应可逆性增大,电极的电容量增大,电荷转移阻抗减小。