1、在纖維工業(yè)的發(fā)展中，纖維超細化是一個重要發(fā)展方向。靜電紡絲利用高分子溶液或熔體，在高壓靜電場條件下，制備亞微米或納米纖維，成為制備超細纖維非常重要而可行的方法。靜電紡絲制備的纖維或膜由于具有非常高的比表面積、孔隙率，非常小的纖維直徑、孔隙尺寸，使其在醫(yī)學修復(fù)、過濾、組織支架、藥物給送系統(tǒng)、高性能電池、催化、傳感器等方面具有巨大的應(yīng)用前景。而同軸靜電紡絲制備的中空超細碳纖維不僅具有氣相生長碳纖維所具有的特性，而且在結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用方面又與

2、納米碳管相似，具有更高的強度及模量、熱穩(wěn)定性、化學活性、導電性等特點，可望用在鋰離子二次電池陽極材料、雙電層電容器電極、高效吸附劑、結(jié)構(gòu)增強材料等方面。
　　 本論文采用同軸靜電紡絲技術(shù)，通過選取不同的電紡溶液和控制電紡參數(shù)制備出皮芯復(fù)合的超細纖維，再經(jīng)過合適的浸泡、預(yù)氧化和碳化工藝，最終得到形貌規(guī)整的中空超細碳纖維。
　　 論文首先結(jié)合國外同軸靜電紡絲技術(shù)，自行設(shè)計了同軸靜電紡絲裝置及其工藝流程，確定可行的制備納米中空

3、纖維的方法。測試了一系列所用溶液的粘度，導電率，表面張力等，探索適合同軸靜電紡絲工藝的內(nèi)液和外液。采用N，N二甲基甲酰胺(DMF)作溶劑，聚丙烯腈(PAN)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分別作為外液和內(nèi)液溶質(zhì)，通過同軸靜電紡絲的方法制備了PAN/PVP皮芯超細纖維。將PAN/PVP皮芯超細纖維放入水中浸泡，除去PVP芯層組分，再經(jīng)過預(yù)氧化和碳化工藝制備出中空碳超細纖維。
　　 本論文對于同軸靜電紡制備中空結(jié)構(gòu)超細纖維最佳工藝的確定，

4、主要從溶液性質(zhì)、內(nèi)外毛細管孔徑、電壓、接收距離、外液和內(nèi)液的流速比進行了討論。通過掃描電鏡(SEM)分析，討論了這些參數(shù)對電紡纖維形貌的影響，找到了最優(yōu)工藝參數(shù)。當外液PANb濃度為16％，內(nèi)液PVP濃度30％的紡絲溶液，內(nèi)外針頭孔徑分別是Φ內(nèi)=0.8mm和Φ外=1.6mm，電壓在11kV，接收距離為15cm，外液和內(nèi)液流速分別為50μl/min和25μl/min時，制備了結(jié)構(gòu)規(guī)整的皮芯復(fù)合超細纖維。去除芯層后，通過掃描電鏡測試，可觀察

5、到結(jié)構(gòu)規(guī)整的中空超細纖維。
　　 將結(jié)構(gòu)規(guī)整的PAN/PVP皮芯纖維氈通過浸泡處理去除PVP后，再進行纖維的預(yù)氧化，研究了預(yù)氧化溫度和升溫速度對預(yù)氧化氈的結(jié)構(gòu)和性能的影響，在預(yù)氧化速度為5℃/min，預(yù)氧化溫度為250℃時，得到的預(yù)氧化氈預(yù)氧化程度較完全。
　　 另外，本文以掃描電子顯微鏡系統(tǒng)的研究了聚丙烯腈超細纖維氈、預(yù)氧化氈和超細碳纖維氈的表面形態(tài)。通過紅外光譜和X射線衍射表征了靜電紡絲、預(yù)氧化和碳化過程中，超細纖維