目前制備多孔納米碳纖維的方法主要有活化法和模板法。活化法主要是用KOH或HNO3等腐蝕性化學試劑刻蝕碳納米纖維造孔,模板法主要是通過煅燒瀝青或聚丙烯腈與造孔劑的混合物而原位形成多孔碳纖維。然而,活化法通常比較復雜且存在污染和安全問題,而模板法需要消耗大量的有機溶劑。另外,應用這兩種方法制備的納米碳纖維孔隙率及電導率低。一方面,為確保納米碳纖維膜結(jié)構的完整性,多數(shù)報道的多孔納米碳纖維孔隙率低于20%;另一方面,這些多孔納米碳纖維的電導率通常低于10 s/cm。因此,如何在保持多孔納米碳纖維膜完整性的同時提高其孔隙率和電導率是一個挑戰(zhàn)。
當前納米碳纖維的年需求量僅為110噸左右,價格約為每公斤220美元。主要用作汽車油箱的靜電消散、半導體生產(chǎn)、電子產(chǎn)品的電磁屏蔽。在鋰電池、超大容量電容器、燃燒電池等領域也有較大市場。對結(jié)構件,納米碳纖維當前不是用作主要增強材料,而是用作添加劑,以改進基體材料的力學、導電、導熱等性能,達到提高層間剪切強度、改進熱膨脹系數(shù)、電導率和導熱系數(shù)。
在未來5~10年,納米碳纖維的市場會有很大發(fā)展。大規(guī)模生產(chǎn)線會出現(xiàn),價格會降低至每公斤約44美元。當納米碳纖維的價格降到每公斤約11美元,結(jié)構應用的市場會快速擴大。作為納米量級增強材料復合技術也需要改進提高。屆時納米碳纖維的市場會擴大到45000噸以上。
納米碳纖維主要是采用化學氣相沉積法或靜電紡絲法合成?;瘜W氣相沉積法合成的納米碳纖維存在管徑均勻性難以控制,催化劑去除會破壞纖維結(jié)構,工藝可擴展性不好等問題。而靜電紡絲法技術可通過調(diào)節(jié)電場強度、紡絲距離、噴頭尺寸、紡絲原液濃度、溶劑揮發(fā)性等技術參數(shù)而實現(xiàn)纖維直徑及長度的高能控制,還可通過調(diào)節(jié)碳化溫度實現(xiàn)纖維各項物理、力學及化學性能、石墨化程度等的調(diào)節(jié)。靜電紡絲技術合成納米碳纖維的重要發(fā)展方向是:如何有效實現(xiàn)全尺寸的宏觀結(jié)構體的紡織,即采用靜電紡絲技術一步合成結(jié)構/功能件的原絲鋪層,經(jīng)碳化后,獲得納米碳纖維鋪層的結(jié)構/功能構件。
松湖神健科技(東莞)有限公司依托松山湖材料實驗室,由實驗室新型纖維團隊發(fā)展而來。公司從事新材料技術及其制品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、推廣和服務工作,主要產(chǎn)品包括納米碳纖維、三維石墨烯粉以及電紡高分子納米纖維膜等系列新材料以及靜電紡絲系列設備,并接受定制,公司技術均為團隊自主原創(chuàng)。公司產(chǎn)品在能源、環(huán)保、化學化工、健康防護、科學研究等領域具有廣泛用途。公司秉承創(chuàng)新、服務、誠信的理念,致力于新材料技術的研發(fā),為社會提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和創(chuàng)新技術。