碳基纤维作为基本成分的利用对不同的材料和设备具有强烈的吸引力。然而，无规聚丙烯腈(PAN)前驱体在热处理过程中产生的较差的纤维石墨结构往往导致碳基纤维性能不佳。

近日，山东大学Bo Zhu，Kun Qiao以电纺碳纳米纤维(CNF)为研究对象，提出了一种种子辅助石墨化策略来改善纤维的石墨化结构。

文章要点

1）典型的三聚氰胺/三聚氰酸自组装前驱体石墨化碳氮化碳被用作碳纳米纤维的超分子种子，显示出显著的促进纤维石墨化的作用，同时它在高温下分解。进一步的研究表明，较高的碳含量有助于种子具有更好的耐热性，从而开发出纳米级的2，6-二氨基吡啶/三聚氰酸和2，4，6-三氨基嘧啶/巴比妥酸超分子种子。

2）这两种体系均可通过原位自组装均匀分布在PAN原丝中，且耐高温炭化而不会发生严重的热解。分散的晶种有助于纤维状PAN晶体的形成，并通过成核和模板作用促进其向有序的石墨化结构域转变。所制得的碳纳米纤维结晶度和石墨化度均有所提高，纤维晶体的取向和尺寸也得到了改善。结果表明，碳纤维的强度、弹性模量和断裂伸长率都得到了全面的提高。

参考文献

Ye Zhang, et al, In Situ Synthesis of Self-Assembly Supramolecular Crystal Seeds within Continuous Carbon Nanofibers for Improved Fiber Graphitic Structure, ACS Nano, 2024

DOI: 10.1021/acsnano.4c01161

https://doi.org/10.1021/acsnano.4c01161