纤维状石墨晶体材料有较大的长径比,极高的机械性能,丰富多样的外观形貌以及复杂的生长机理。由于其制备方法复杂,涉及高温、高压、电弧放电等苛刻条件,而且分离和提纯难度较大等问题,石墨晶锥一直没有得到实际的应用。在制备多环芳烃（PAH）掺杂的聚酰亚胺（PI）基石墨纤维的过程中,发现高温处理之后的纤维表面原位生长了大量的石墨晶锥,其外观形貌和生长机理不同于目前已知的同类物质。因此我们对这一类纤维状石墨晶体材料进行了更深入的探索和研究。其中包括石墨晶锥生长条件的探索、石墨晶锥内部结构的研究以及其生长机理的探究和潜在应用的预测,具体包含以下3个方面:（1）首先,利用均苯四甲酸酐（PMDA）和4,4-二氨基二苯醚（ODA）作为单体,添加不同含量的PAH进行聚合。通过干喷湿纺、高温热处理等过程制备了石墨纤维。当PAH添加量大于8 wt%,且经过2200-2800℃高温石墨化后,石墨纤维表面原位生长了大量的螺旋石墨晶锥（SGC）。通过分子模拟和一些表征手段对石墨晶锥进行了测试和分析,提出了石墨晶锥的生长机理,包含初始沉积位点的形成和石墨晶锥的螺旋生长过程。结果表明,初始沉积位点的形成可能是由于PAH与PI在高温处理时不同的石墨化性质引起的收缩力所导致的,而螺旋生长则是由于石墨晶锥内部碳层之间的螺旋位错引起的。（2）在（1）的基础上,通过改变制备石墨纤维的前驱体来制备石墨晶锥。分别使用3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐（BPDA）/ODA、BPDA/对苯二胺（PDA）掺杂PAH制备的聚酰亚胺以及掺杂了PAH的聚丙烯腈（PAN）进行纺丝。本部分除了采用纤维作为基体之外,还采用了膜、粉末、静电纺丝膜以及静电喷微纳粒子形式的基体。结果表明,石墨晶锥的生长与基体的形态没有太大影响,但是与前驱体单体的分子结构有很大关系,主要表现在是否能够形成碳的沉积位点。其中ODA分子中的醚氧键在碳的沉积位点的形成过程中起着关键的作用,体现在低温炭化过程中它会发生断裂,导致PI大分子链断裂变成多个小分子链,为后期在2200至2800℃高温处理过程中碳链重排和规整排列提供了更多的可能性,即大量沉积位点和空键的产生为石墨晶锥的生长提供了更多的条件。（3）将成功制备出来的石墨晶锥进行分离提纯,探索出了晶锥分离的操作方法,得到了纯度约为90%的石墨晶锥。然后将其组装成锂电池进行电化学测试,结果显示,石墨晶锥的初始比容量达到280.6m Ah/g,低于传统石墨的理论比容量,这可能是由于石墨晶锥内部涡轮碳层结构导致的。石墨晶锥内部的碳层是向上折叠堆积起来的,边缘部分呈闭环状态,导致锂离子嵌入困难,储锂不多。但是石墨晶锥的循环稳定性良好,说明其具有在电池方面应用的潜在可能性,可以用作其他材料的添加剂来提高该材料的电学性能。综上所述,本论文采用简单新颖的方法成功制备出了石墨晶锥,对其自身结构特点、生长条件、生长机理进行了研究和探索,对这类纤维状石墨晶体材料在未来大量生产和应用提供了一定的基础。