CN109750495A - 一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于多孔碳纤维技术领域，尤其涉及一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维及其制备方法。所述方法为：将已经成型的多孔碳纤维浸入能够反应产生碳酸钙沉淀的溶液中，反应完成后，取出多孔碳纤维，干燥，即得。本发明将一种或多种液体反应物浸泡多孔介质，通过添加另外的液体反应物，使其在多孔介质的空隙内发生化学反应，从而生产固态沉淀物的方式来改变其空隙率，从而实现对已成型的多孔碳纤维的孔径结构和孔隙率的控制和改性。本发明的这种被碳酸钙沉淀改性后的多孔碳纤维作为环路热管中蒸发器的毛细芯时，能够有效避免多孔碳纤维中大孔径使环路热管运行时产生的蒸汽逆向泄漏至储液室，降低运行效率甚至运行失效的问题。

Description

一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及多孔碳纤维技术领域，尤其涉及一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维及其制备方法。

背景技术

碳纤维是一种无机高分子纤维，其含碳量在90％以上，是一种兼具碳材料的固有本证特性和织物纤维的柔性和可加工性的新型材料。碳纤维可分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛树脂基碳纤维、聚酰亚胺基碳纤维、其他有机纤维基碳纤维等。目前，主要以PAN基碳纤维和沥青基碳纤维为主。

碳纤维具有高强高模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、耐湿、密度小、蠕变小、导电传热、热膨胀系数低等一系列优异性能。目前越来越多地被应用于生产生活的各个领域，在航空航天、国防科技以及文体用品、纺织机械、医疗器械、生物工程、建筑材料、化工机械、运输车辆等多方面发挥着日益关键的作用。

碳纤维的制造包括纤维纺丝、热稳定化(预氧化)、碳化、石墨化等4个过程，制造工艺决定了碳纤维具有类似于纺织纤维的特性，是一种多孔介质。同时，固定的生产工艺下碳纤维的孔隙率也是固定的，传统工艺通常是通过改变碳纤维的生产工艺来控制碳纤维孔隙率，碳纤维一旦成型，其孔隙率与孔隙结构即固定。然而不同的使用环境对碳纤维孔隙率和孔隙结构的要求具有差异性，固定的孔隙率与单一的孔隙结构制约了碳纤维作为多孔介质的应用。因此，有必要研究一种控制已经成型的碳纤维孔隙率与孔隙结构的方法，以满足不同的使用环境对碳纤维孔隙率和孔隙结构的要求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维及其制备方法。本发明将一种或多种液体反应物浸泡多孔介质，通过添加另外的液体反应物，使其在多孔介质的空隙内发生化学反应，从而生产固态沉淀物的方式来改变其空隙率，从而实现对已成型的多孔碳纤维的孔径结构和孔隙率的控制和改性。

本发明的第一目的：提供孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维。

本发明的第二目的：提供孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法。

本发明的第三目的：提供上述孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维及其制备方法的应用。

为实现上述目的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维，所述碳纤维中含有碳酸钙沉淀。

更具体地，所述碳酸钙沉淀位于碳纤维的空隙中；或者，所述碳酸钙紧密结合在碳纤维丝上；或者，碳酸钙沉淀在碳纤维的空隙中和碳纤维丝上兼而有之。

本发明选择碳酸钙作为调节孔隙率的沉淀，原因有以下几点：

①碳酸钙性质稳定，耐高温(熔点1339℃)，完全可以满足环路热管的应用要求；

②碳酸钙附着性高，可以牢固附着在碳纤维表面；

③生成碳酸钙的反应物廉价，容易获得，经济性高；

④相比于其他沉淀，如碳酸钡、氯化银等，碳酸钙及其反应物无毒无害。

进一步地，所述孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维中，孔隙率在65-83％之间可控。

其次，本发明公开一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法：将已经成型的多孔碳纤维浸入能够反应产生碳酸钙沉淀的溶液中，反应完成后，取出多孔碳纤维，干燥，即得。

进一步地，所述能够反应产生碳酸钙沉淀的溶液包括：CaCl₂、Ca(OH)₂、Ca(NO₃)₂中的任意一种或多种和NaHCO₃、KHCO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃中的任意一种或多种组合。

或者，也可以将CO₂通入Ca(OH)₂溶液中产生碳酸钙沉淀，但这种方法制备的碳酸钙沉淀的附着效果相对较差。

优选地，所述孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法为：以CaCl₂溶液和NaHCO₃溶液为反应物，将已经成型的多孔碳纤维浸入上述两种溶液中的任意一种中，然后加入另一种溶液，使两种溶液发生析出反应产生碳酸钙。这种方法可以通过观察气泡的产生情况直观地判断反应是否充分进行，且得到的碳酸钙在碳纤维中的附着效果优异，能够在用于环路热管时，承受更高的压，防止发生蒸汽穿过较大的孔逆向流入储液室，导致环路热管运行失效的问题。

进一步地，所述氯化钙溶液的浓度为：70-100g/L(20℃)；所述碳酸氢钠溶液的浓度为：80-95g/L(20℃)。

进一步地，所述反应物的添加量以能够完全浸没多孔碳纤维为准，以便于碳酸钙能够均匀地分布在碳纤维中，保证孔隙率的均一性。

优选地，在反应过程中对反应液进行煮沸，并补充溶液，反复操作获得碳酸钙紧密结合在碳纤维丝上的多孔碳纤维；通过加热煮沸，并不断补充新液能够保证反应过程中反应液容积浓度基本不变，使反应产物碳酸钙与碳纤维丝附着良好。另外，通过改变两种溶液的浓度和反应时间，可以获得不同的孔隙率。

优选地，所述孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法还包括：在采用碳酸钙沉淀改性之前对多孔碳纤维表面进行预处理的步骤，例如，化学镀铜预处理，火焰喷涂金属预处理，高温和丙酮或乙醇清洗预处理等。

再次，本发明公开上述孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维或者其制备方法制备的多孔碳纤维制备的环路热管中的毛细芯。

这种被碳酸钙沉淀改性后的多孔碳纤维作为环路热管中蒸发器的毛细芯，能够有效避免多孔碳纤维中大孔径使环路热管运行时产生的蒸汽逆向泄漏至储液室，降低运行效率甚至运行失效。因为环路热管是一种利用工质相变进行换热的高效传热装置，主要由蒸发器、冷凝器、储液室、液体管线、蒸汽管线组成，其中蒸发器是环路热管中的关键部件，毛细芯是蒸发器的核心部分。毛细芯提供的毛细压力为工质循环提供动力，实现从热源到热沉的相变传热，另一方面，蒸发器产生的蒸汽需要及时通过毛细芯转移至蒸汽管道，实现工质的正向循环。现有的毛细芯主要由刚性的材质制成，如烧结金属毛细芯、金属丝网毛细芯等，这类刚性材质制备的平板式环路热管毛细芯在使用时与蒸发器壁面的接触不够紧密，降低传热效率而使得环路热管启动速率降低，影响环路热管整体性能。采用柔性的碳纤维作为环路热管的毛细芯，可以很好地解决上述问题。环路热管的毛细芯具有两个重要的功能，第一，通过毛细抽吸力为工质循环提供动力，第二，作为相变发生区域，需要及时从储液腔吸收工质，并将相变产生的蒸汽及时排入蒸汽管线。毛细芯的抽吸力和渗透性与毛细芯的孔径大小与孔隙结构有着直接的关系，因此毛细芯的孔径大小与孔隙结构对环路热管的运行效果有着直接的影响。孔径越小，毛细抽吸力越大，为工质循环提供的动力也就越充足，但同时，渗透性越差，工质流动的阻力越大；孔径越大，渗透性越好，工质流动的阻力就越小，但其抽吸力越小。未解决这种矛盾，人们发明了复合孔隙结构的毛细芯，在靠近储液腔的一侧设置较小的孔径以提高抽吸力，同时避免在功率较大的工况下因压力过大会发生蒸汽穿过较大的孔逆向流入储液室的情况；在受热面一侧，设置较大孔径的毛细芯，便于将产生的蒸汽及时排出至蒸汽管线。本发明针对碳纤维毛细芯，提出了灵活控制碳纤维孔径大小与孔隙率的方法，为生产复合孔隙结构的碳纤维毛细芯提供了一种可行的办法，将复合孔径的毛细芯用于环路热管，从而提高环路热管的整体性能。但是，由于碳纤维特定的孔隙率和孔隙结构的限制，作为环路热管毛细芯，在功率较大的工况下，因压力过大会发生蒸汽穿过较大的孔逆向流入储液室的情况，导致环路热管运行失效。通过对碳纤维的孔隙率进行控制，同时对孔隙结构进行改进，可以提高环路热管的整体性能。

最后，本发明公开上述孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维及其制备方法在航空航天、国防科技以及文体用品、纺织机械、医疗器械、生物工程、建筑材料、化工机械、运输车辆等领域中的应用。

与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

(1)本发明将一种或多种液体反应物浸泡多孔介质，通过添加另外的液体反应物，使其在多孔介质的空隙内发生化学反应，从而生产固态沉淀物的方式来改变其空隙率，从而实现对已成型的多孔碳纤维的孔径结构和孔隙率的控制改性。

(2)本发明的这种被碳酸钙沉淀改性后的多孔碳纤维作为环路热管中蒸发器的毛细芯时，能够有效避免多孔碳纤维中大孔径使环路热管运行时产生的蒸汽逆向泄漏至储液室，降低运行效率甚至运行失效。

(3)本发明选择碳酸钙作为调节孔隙率的沉淀，碳酸钙性质稳定，耐高温，熔点可达1339℃，制作环路热管中蒸发器的毛细芯时，完全可以满足环路热管的环境要求。

(4)实验证明：采用本发明制备的多孔碳纤维作为毛细芯时，不仅能够改善环路热管的逆向漏热问题，还在很大程度上改善了环路热管的温度波动现象，蒸发器出口及蒸发器入口均未产生明显的温度波动。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明利用碳酸钙对多孔碳纤维改性过程的示意图。

图2为实施例1制备的改性后的多孔碳纤维的SEM图。

图3为实施例2制备的改性后的多孔碳纤维的SEM图。

图4为实施例3制备的改性后的多孔碳纤维的SEM图。

图5为未经处理的多孔碳纤维的SEM图。

图6为本发明改性后的多孔碳纤维的结构示意图。

图7为环路热管的结构示意图。

图8为本发明对比例2环路热管的性能测试结果图。

图9为本发明实施例7环路热管的性能测试结果图。

附图中标记分别代表：1-碳纤维丝，2-用于控制孔径的沉积物，3-环路热管储液腔，4-碳纤维毛细芯，5-环路热管蒸发器，6-毛细芯路径，7-储液室路径。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所述，不同的使用环境对碳纤维孔隙率和孔隙结构的要求具有差异性，固定的孔隙率与单一的孔隙结构制约了碳纤维作为多孔介质的应用。因此，有必要研究一种控制已经成型的碳纤维孔隙率与孔隙结构的方法，以满足不同的使用环境对碳纤维孔隙率和孔隙结构的要求。为此，本发明提出了一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维及其制备方法，现结合附图及具体实施方式对本发明进一步进行说明。

实施例1

如图1所示，一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法：以氯化钙溶液和碳酸氢钠溶液为反应物，将已经成型的多孔碳纤维浸入上述两种溶液中的任意一种中，然后加入另一种溶液，使两种溶液发生析出反应产生碳酸钙。反应化学方程式为：

CaCl₂+2NaHCO₃＝CaCO₃↓+2NaCl+H₂O+CO₂↑

所述控制毛细芯孔隙率方法的具体步骤为：

(1)取长、宽、厚度分别为40mm、40mm、3mm的碳纤维，将碳纤维竖直放置在容器中后用酒精完全浸润；

(2)用滴管汲取100ml CaCl₂溶液(91g/L(20℃))，再用用滴管汲取100ml饱和NaHCO₃溶液(88.1g/L(20℃))，交替滴浸到步骤(1)中容器中，滴浸15min；重复上述过程三次，且每滴浸一次，转换一次碳纤维的滴浸截面；经计算，得到的碳纤维孔隙率约为65％。

实施例2

一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法，具体步骤为：

(1)取长、宽、厚度分别为40mm、40mm、3mm的碳纤维，将碳纤维竖直放置在容器中后用酒精完全浸润；

(2)用滴管汲取90ml CaCl₂溶液(95.8g/L(20℃))，再用用滴管汲取90ml NaHCO₃溶液(92.4g/L(20℃))，交替滴浸到步骤(1)中容器中，滴浸11min；重复上述过程三次，且每滴浸一次，转换一次碳纤维的滴浸截面；经计算，得到的碳纤维孔隙率约为71％。

实施例3

一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法，具体步骤为：

(1)取长、宽、厚度分别为30mm、35mm、4mm的碳纤维，将碳纤维竖直放置在容器中后用酒精完全浸润；

(2)用滴管汲取90ml CaCl₂溶液(100g/L(20℃))，再用用滴管汲取90ml NaHCO₃溶液(95g/L(20℃))，交替滴浸到步骤(1)中容器中，滴浸8min；重复上述过程三次，且每滴浸一次，转换一次碳纤维的滴浸截面；经计算，得到的碳纤维孔隙率约为75％。

实施例4

一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法，具体步骤为：

(1)取长、宽、厚度分别为35mm、35mm、3mm的碳纤维，将碳纤维竖直放置在容器中后用酒精完全浸润；

(2)用滴管汲取80ml CaCl₂溶液(80g/L(20℃))，再用用滴管汲取100ml NaHCO₃溶液(80g/L(20℃))，交替滴浸到步骤(1)中容器中，滴浸5min；重复上述过程三次，且每滴浸一次，转换一次碳纤维的滴浸截面；经计算，得到的碳纤维孔隙率约为80％。

实施例5

一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法，具体步骤为：

(1)取长、宽、厚度分别为40mm、35mm、2mm的碳纤维，将碳纤维竖直放置在容器中后用酒精完全浸润；

(2)用滴管汲取90ml CaCl₂溶液(70g/L(20℃))，再用用滴管汲取90ml NaHCO₃溶液(83g/L(20℃))，交替滴浸到步骤(1)中容器中，滴浸15min；重复上述过程三次，且每滴浸一次，转换一次碳纤维的滴浸截面；经计算，得到的碳纤维孔隙率约为78％。

实施例6

一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法，具体步骤为：

(1)取长、宽、厚度分别为40mm、35mm、2mm的碳纤维，将碳纤维竖直放置在容器中后用酒精完全浸润；

(2)用滴管汲取100ml CaCl₂溶液(83.4g/L(20℃))，再用用滴管汲取90ml KHCO₃溶液(89.8g/L(20℃))，交替滴浸到步骤(1)中容器中，滴浸15min；重复上述过程三次，且每滴浸一次，转换一次碳纤维的滴浸截面；经计算，得到的碳纤维孔隙率约为69％。

实验例1

一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法，具体步骤为：

(1)取长、宽、厚度分别为40mm、35mm、2mm的碳纤维，将碳纤维竖直放置在容器中后用酒精完全浸润；

(2)用滴管汲取90ml CaCl₂溶液(90g/L(20℃))，再用用滴管汲取90ml Na₂CO₃溶液(90g/L(20℃))，交替滴浸到步骤(1)中容器中，滴浸15min；重复上述过程三次，且每滴浸一次，转换一次碳纤维的滴浸截面；经计算，得到的碳纤维孔隙率约为68％，本实施例的反应无气体产生(CaCl₂+Na₂CO₃＝2NaCl+CaCO₃↓)，因此，无法直观表征反应是否充分进行。

实验例2

一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法，具体步骤为：

(1)取长、宽、厚度分别为40mm、35mm、2mm的碳纤维，将碳纤维竖直放置在容器中后用酒精完全浸润；

(2)用滴管汲取90ml Ca(OH)₂溶液(95g/L(20℃))，再用用滴管汲取90ml Na₂CO₃溶液(95g/L(20℃))，交替滴浸到步骤(1)中容器中，滴浸15min；重复上述过程三次，且每滴浸一次，转换一次碳纤维的滴浸截面；经计算，得到的碳纤维孔隙率约为73％。

实验例3

一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法，具体步骤为：

(1)取长、宽、厚度分别为40mm、35mm、2mm的碳纤维，将碳纤维竖直放置在容器中后用酒精完全浸润；

(2)用滴管汲取90ml Ca(NO₃)₂溶液(95g/L(20℃))，再用用滴管汲取90ml Na₂CO₃溶液(95g/L(20℃))，交替滴浸到步骤(1)中容器中，滴浸15min；重复上述过程三次，且每滴浸一次，转换一次碳纤维的滴浸截面；经计算，得到的碳纤维孔隙率约为76％，本实施例的反应无气体产生(Ca(NO₃)₂+Na₂CO₃＝CaCO₃↓+2NaNO₃)，因此，无法直观表征反应是否充分进行。

实验例4

一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法，具体步骤为：

(1)取长、宽、厚度分别为40mm、35mm、2mm的碳纤维，将碳纤维竖直放置在容器中后用酒精完全浸润；

(2)用滴管汲取90ml Ca(NO₃)₂溶液(95g/L(20℃))，再用用滴管汲取90ml K₂CO₃溶液(95g/L(20℃))，交替滴浸到步骤(1)中容器中，滴浸15min；重复上述过程三次，且每滴浸一次，转换一次碳纤维的滴浸截面；经计算，得到的碳纤维孔隙率约为79％，本实施例的反应无气体产生(K₂CO₃+CaCl₂＝2KCl+CaCO₃↓)，因此，无法直观表征反应是否充分进行。

实验例5

一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法，具体步骤为：

(1)取长、宽、厚度分别为40mm、35mm、2mm的碳纤维，将碳纤维竖直放置在容器中后用酒精完全浸润；

(2)取90ml Ca(OH)₂溶液(95g/L(20℃))加入步骤(1)的容器中，然后通入CO₂至没有沉淀产生(Ca(OH)₂+CO₂＝CaCO₃↓+H₂O)；经计算，得到的碳纤维孔隙率约为83％，本实施例的反应需要将气体二氧化碳通入浸有碳纤维的氢氧化钙溶液，工艺相对较复杂，同时，此反应中碳酸钙沉淀的附着效果差，容易脱落，造成对孔隙率和孔径结构的调控能力相对较弱。

对比例1

经计算，与实施例1-5以及实验例1-5相同的未经处理的碳纤维孔隙率为84％。

对实施例1-3和对比例1的多孔碳纤维在扫描电镜(型号：SU8010)下观察微观结构，结果分别如图2-5所示，图6为改性后的多孔碳纤维的结构示意图。从图2-5中可以看出，经过本发明发制备的碳纤维中明显地沉积有碳酸钙沉淀，结合上述孔隙率的计算结果可知，本发明的方法实现了对已成型的多孔碳纤维的孔径结构和孔隙率的控制改性，将其作为环路热管中蒸发器的毛细芯时，能够有效避免多孔碳纤维中大孔径使环路热管运行时产生的蒸汽逆向泄漏至储液室，降低运行效率甚至运行失效的问题。

实施例7

如图7所示，一种环路热管，包括：环路热管储液腔3，碳纤维毛细芯4，环路热管蒸发器5；所述碳纤维毛细芯4由实施例1制备的孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维(孔隙率为65％)制成。蒸汽通过环路热管蒸发器5后，再穿过毛细芯路径6后，蒸汽通过储液室路径7进入储液室。

对比例2

一种环路热管，同实施例7，区别在于：所述碳纤维毛细4芯由没有经过处理的碳纤维制成。

性能测试：

对对比例2和实施例7中的环路热管的性能进行测试，将环路热管在20W加热功率下运行得到温度图线，结果分别如图8、9所示。

从图8中可以看出：图线0107为蒸发器出口测温点，0108为蒸发器入口测温点，从图线可知，随着蒸发器受热，蒸发器出口和入口温度同步升高，存在明显漏热问题。在温度升高至接近60℃时，蒸发器内大量蒸汽产生并涌出，此时蒸发器出口和入口处温度均有一个明显的跃升，说明蒸汽除了从蒸发器出口流出外，还逆向从蒸发器出口流向液体管线，蒸汽的逆向泄露问题严重，导致环路热管运行失效。

从图9中可以看出：其中，图线4为蒸发器出口测温点测得的温度，图线1为蒸发器入口测温点测得的温度，从图线1可知，蒸发器入口处的温度虽然略有升高，但温升非常缓慢，且自始至终没有明显的跃升，说明此功率下该环路热管无蒸汽逆向泄露的问题，环路热管启动、运行正常。另外，从图线1、4可以看出：采用实施例1制备的多孔碳纤维作为毛细芯时，不仅改善了环路热管的逆向漏热问题，还在很大程度上改善了环路热管的温度波动现象，蒸发器出口及蒸发器入口均未产生明显的温度波动。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维，其特征在于，所述碳纤维中含有碳酸钙。

2.一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维，其特征在于，所述碳纤维中含有碳酸钙，所述碳酸钙位于碳纤维的空隙中。

3.一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维，其特征在于，所述碳纤维中含有碳酸钙，所述碳酸钙结合在碳纤维丝上。

4.如权利要求1-3任一项所述的孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维，其特征在于，孔隙率在65-83％之间可控。

5.一种孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法，其特征在于，所述方法为：将已经成型的多孔碳纤维浸入能够反应产生碳酸钙沉淀的溶液中，反应完成后，取出多孔碳纤维，即得。

6.如权利要求5所述的孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法，其特征在于，所述能够反应产生碳酸钙沉淀的溶液包括：CaCl₂、Ca(OH)₂、Ca(NO₃)₂中的任意一种或多种和NaHCO₃、KHCO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃中的任意一种或多种组合；

或者，将CO₂通入Ca(OH)₂溶液中产生碳酸钙沉淀。

7.如权利要求6所述的孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法，其特征在于，所述方法具体为：以CaCl₂溶液和NaHCO₃溶液为反应物，将已经成型的多孔碳纤维浸入上述两种溶液中的任意一种中，加入另一种溶液，两种溶液发生析出反应产生碳酸钙；

优选地，所述氯化钙溶液的浓度为：70-100g/L；

优选地，所述碳酸氢钠溶液的浓度为：80-95g/L；

优选地，还包括：在反应过程中对反应液进行煮沸，并补充溶液，反复操作获得碳酸钙紧密结合在碳纤维丝上的多孔碳纤维；

优选地，所述产生碳酸钙沉淀的溶液的添加量以能够完全浸没多孔碳纤维为准。

8.如权利要求5-7任一项所述的孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维的制备方法，其特征在于，还包括：在采用碳酸钙沉淀改性之前对多孔碳纤维表面进行预处理的步骤；例如，化学镀铜预处理，火焰喷涂金属预处理，高温和丙酮或乙醇清洗预处理。

9.一种环路热管中的毛细芯，其特征在于，所述毛细芯由权利要求1-4任一项所述的孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维和/或如权利要求5-8任一项所述的方法制备的多孔碳纤维制备。

10.如权利要求1-4任一项所述的孔隙率和孔径结构可控的多孔碳纤维在航空航天、国防科技以及文体用品、纺织机械、医疗器械、生物工程、建筑材料、化工机械、运输车辆领域中的应用。