碳纳米管纤维的制备及其致密化策略研究综述

摘要

碳纳米管纤维(CNTF)因具备卓越的力学、电学和热学性能，被广泛视为下一代高性能纤维的重要候选材料。然而，CNTF制备过程中存在一些问题，如碳纳米管(CNT)的团聚、管间相互作用不佳以及取向性差等，导致纤维具有高孔隙率、低堆积密度和结构不均匀等缺陷，严重限制了其综合性能的发挥。为解决这些问题，引入致密化工艺可以显著减少这些不利因素，克服原始纤维的结构缺陷。本文综述了CNTF的制备方法，包括浮动催化CVD(FC-CVD)纺丝、湿法纺丝、阵列纺丝和薄膜纺丝等。同时，探讨了多种致密化策略，如加捻、溶剂诱导收缩、机械加压与牵伸、聚合物渗透和化学处理等，深入分析了这些致密化工艺对CNTF结构与性能的影响，并展望了其工程化应用前景。最后，结合当前的研究进展，提出了CNTF制备与致密化策略的发展方向，旨在推动其在高性能材料领域的广泛应用。

关键词

碳纳米管纤维 / 致密化 / 堆积密度 / 力学性能 / 电学性能

基金资助

国家自然科学基金青年基金(52503120)