文献ℱ由水溶性聚合物制备纳米碳纤维的方法

研究内容

纳米级碳纤维（纳米碳纤维）由于其独特的化学，物理和机械性能，在材料科学，复合材料生产和能量储存等领域受到科学家和工程师的极大兴趣。 

目前用于生产纳米碳纤维的前驱体主要来自不可再生资源。 木质素是一种可再生天然聚合物，存在于所有的植物中，是造纸过程的副产品，也是纳米碳纤维生产的潜在原料。

该团队展示了由水溶性聚合物制备纳米碳纤维的一个过程，涉及木质素水溶液的快速冷冻，然后升华形成由单独的互连木质素纳米纤维组成的均匀网络，碳化后形成纳米碳纤维网络。 

该方法不是特定于木质素，其他水溶性聚合物的纳米纤维已成功生产。 这种纳米级纤维形态在传统的冷冻凝胶过程中并未被观察到，因为与本研究中获得的冻结速率相比，所采用的冻结速率相对较慢。

图1 沉积在钢表面上的木质素溶液的扫描电子显微照片，通过注射器将 0.2％（w / w）的木质素水溶液沉积于钢表面上，液氮冷冻干燥 

图2 用于聚合物纳米纤维生产的快速冷冻装置的图像，描绘接触滚筒的木质素溶液，冷冻成连续的带并随后收集在冷藏容器中。

（a）将液氮从高压罐（1.4MPa）输送到转轴上，以保持转轴处于所需温度77K。

（b）将钢辊固定在一个变速电机（未示出）上， 300rpm。

（c）针管将聚合物溶液输送到滚筒上进行快速冷冻。

（d）包含模板化纳米级聚合物基质的冷冻溶液带。

（e）刮刀片，以确保从滚筒中释放冷冻带。

（f）弹簧加载刮片用于调节辊表面。