一种高性能纳米碳纤维及其连续制备的方法与流程

技术特征：
1.一种连续制备高性能纳米碳纤维的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将纳米碳材料与酸溶液混合，得到纺丝液；(2)将步骤(1)得到的纺丝液注入到凝固浴中凝固，然后进行牵伸；(3)步骤(2)所述牵伸后进行热处理，得到纳米碳纤维；步骤(2)中过凝固浴再牵伸的操作至少重复2次。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述纳米碳材料包括碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯或富勒烯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述酸溶液包括氯磺酸、发烟硫酸、三氟甲磺酸或氟硫酸中的任意一种。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述纺丝液中纳米碳材料的质量分数为0.2-30wt％。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述注入采用喷丝板进行；优选地，所述喷丝板的长径比为1.25-5。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述纺丝液的注入速率为0.005-1ml/min。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述凝固浴中的溶剂包括丙酮、水、乙醇或异丙醇中的任意一种或至少两种的组合；优选地，除第一级凝固浴之外的至少一个凝固浴中还包括聚合物、金属源或纳米粒子中的任意一种或至少两种的组合。7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述牵伸的牵伸比独立地为1-1.5倍。8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述热处理在空气中进行；优选地，步骤(3)所述热处理的温度为100-150℃。9.根据权利要求1-8任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将纳米碳材料与酸溶液混合，得到纺丝液，所述纺丝液中纳米碳材料的质量分数为0.2-30wt％；(2)将步骤(1)得到的纺丝液注入到凝固浴中凝固，然后进行牵伸，所述纺丝液的注入速率为0.005-1ml/min；(3)经步骤(2)所述牵伸后，在100-150℃的空气中进行热处理，得到纳米碳纤维；步骤(2)中过凝固浴再牵伸的操作至少重复2次。10.一种纳米碳纤维，其特征在于，所述纳米碳纤维采用如权利要求1-9任一项所述的方法制备得到。

技术总结
本发明提供了一种高性能纳米碳纤维及其连续制备的方法，所述方法包括以下步骤：将纳米碳材料与酸溶液混合，得到纺丝液；将步骤(1)得到的纺丝液注入到凝固浴中凝固，然后进行牵伸；步骤(2)所述牵伸后进行热处理，得到纳米碳纤维；步骤(2)中过凝固浴再牵伸的操作至少重复2次；所述方法采用多级梯度凝固浴逐步成型，并在成型过程中施加一定的牵伸，有效提升了纳米碳纤维的性能，有利于工业化应用。有利于工业化应用。有利于工业化应用。


技术研发人员：吕卫帮 朱勤 曲抒旋
受保护的技术使用者：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所
技术研发日：2021.11.29
技术公布日：2022/1/11