CN115341390A - 一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用 - Google Patents

一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN115341390A
CN115341390A CN202210993882.0A CN202210993882A CN115341390A CN 115341390 A CN115341390 A CN 115341390A CN 202210993882 A CN202210993882 A CN 202210993882A CN 115341390 A CN115341390 A CN 115341390A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mxene
fiber
nanocomposite
titanium carbide
glutaraldehyde
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210993882.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115341390B (zh
Inventor
程群峰
周天柱
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beihang University
Original Assignee
Beihang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beihang University filed Critical Beihang University
Priority to CN202210993882.0A priority Critical patent/CN115341390B/zh
Publication of CN115341390A publication Critical patent/CN115341390A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115341390B publication Critical patent/CN115341390B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/507—Polyesters
    • D06M15/513—Polycarbonates
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/06—Wet spinning methods
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F11/00—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

本发明涉及一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用。由于结构缺陷和弱界面作用导致的MXene纤维结构松散，导致兼具高力学和高电导率的高密实MXene纤维纳米复合材料的制备一直以来是一个难点。为此，本发明利用界面作用和热拉诱导力的协同作用于纤维表面原位形成聚碳酸酯聚合物保护层，同时进行低温拉伸处理制备高密实性MXene纤维纳米复合材料，从而提升了纤维纳米复合材料的取向度并减少其孔隙率。因此，本发明制备出的高密性MXene纤维纳米复合材料不仅拥有高力学强度622.3MPa、高韧性75.4MJ m‑3，还具有高电导率8935.0S cm‑1。同时，基于此种高密实性MXene纤维纳米复合材料编织成的织物不仅具有高电磁屏蔽性能，还具有极好的抗弯曲稳定性能。

Description

一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用，属于纳米复合材料制备领域。
背景技术
基于多功能纤维制备的智能纤维广泛应用于人类健康管理、人机交互、移动监测、智能机器人、疾病防护等人类生活中。MXene(Ti3C2Tx)纳米片由于本身兼具极好力学、电学以及电磁屏蔽性能而有望应用于制备纤维智能织物。目前，有大量的科学研究通过如湿法纺丝法(ACS Cent.Sci.2020,6,254-265)、包裹法(Adv.EnergyMater.2018,8,1703043)、静电纺丝法(Adv.Funct.Mater.2020,30,2000739)以及加捻法(Small 2018,14,1802225)等方法，基于MXene纳米片来制备MXene纤维纳米复合材料。因此，研究者们已经制备出一些具有理想电导率和力学性能的MXene纤维如MXene/rGO、MXene/cellulose、Kevlar/MXene以及nylon/MXene纤维等。
此外，受天然贝壳界面作用的启发，通过MXene表面的含氧官能团与其他聚合物以及基元单体之间的界面作用来提升纤维纳米复合材料的MXene层间的界面强度。例如，采用PU(Small 2019,15,1804732)、凯夫拉(ACSNano 2021,15,8676-8685)等分子间作用力、氧化石墨烯(GO)(J.Mater.Chem.A 2017,5,22113-22119)、纤维素(Adv.Funct.Mater.2019,29,1905898)等氢键；NH4+(Nat.Commun.2020,11,2825)、Mg2+(ACSNano 2021,15,7821-7832)等离子键，一种或多种价键界面协同作用来促进MXene纳米复合材料的力学性能提升。尽管这些方法显著提高了MXene纤维纳米复合材料的机械强或者电导率，然而由于结构缺陷和弱界面作用导致的MXene层比较疏松，使MXene纤维纳米复合材料力学强度、电导率以及韧性很难得到协同提升。因此，制备高密实性MXene纤维纳米复合材料的方法一直以来都是一个巨大的挑战。
MXene纳米片具有优异的断裂强度(～17.3GPa)、高模量(～330GPa)、高电导率(～2.4×104S cm-1)，使其成为构筑结构功能一体化纤维纳米复合材料的理想基元材料。良好分散性、无结构缺陷(高取向和低孔隙率)、强界面作用、结构规整等是制备高性能纳米复合材料的关键因素。MXene表面具有大量的含氧官能团，能够很好分散在极性溶剂中，保证了MXene纳米片在纺丝液的良好分散均匀性。因此，MXene纤维纳米复合材料的内部结构、结构缺陷及基元组分间的界面作用将成为影响纤维性能的关键因素。
目前有关MXene纤维纳米复合材料的相关专利有：一种MXene/海藻酸钠复合纤维的制备方法(CN202111275667)、一种高强度MXene纤维的制备方法(CN202010952881)、一种MXene纤维及其制备方法(CN201711146641)、MXene纤维气凝胶及制备与其在压力传感器中的应用(CN202011285892)。关于MXene纤维纳米复合材料的论文有：a)Adv.Funct.Mater.2022,32,2107767；b)Adv.Funct.Mater.2020,30,1910504；c)ACS Nano2018,12,4583-4593；d)ACS Appl.Energy Mater.2020,3,2949-2958；e)Adv.Funct.Mater.2021,31,2010944。以上专利和论文只讨论了MXene力学性能或者电学性能等方面中的应用，对于高密实性MXene纤维纳米复合材料的有关界面作用力学性能及多功能协同提升以及机理研究鲜有相关报道。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用，能够成功制备出兼具高强度、超韧性以及高电导率高密实性MXene纤维纳米复合材料。
本发明提供了一种采用湿法纺丝法，通过MXene与戊二醛(GA)之间形成共价键，以及随后的MXene与聚乙烯醇(PVA)之间的氢键界面协同作用，制备得密实性MXene纤维纳米复合材料碳化钛(MXene)-戊二醛(GA)-聚乙烯醇(PVA)(MGP)。此时，MXene纤维纳米复合材料表现出韧性在4.0-19.2MJ m-3，拉伸强度在335.6-565.2MPa以及高电导率在3966.8-9860.6S cm-1。力学强度和电导率的提升主要是由于MXene纳米片与GA之间的Ti-O-C共价键以及MXene纳米片与PVA之间的氢键作用的界面协同作用造成的。同时，小角散射/广角散射证明了界面协同作用不仅会提升MXene纤维纳米复合材料的取向，同时减少其孔隙率。将湿法纺丝法制备的MGP纤维再次经过聚碳酸酯(PC)中空管采用热拉法制备出带有聚合物保护层的高密实性MXene纤维纳米复合材料碳化钛-戊二醛-聚乙烯醇-聚碳酸酯(MGP-T)。由于热拉过程中的轴向应力和垂直于轴向的应力的共同作用，使MGP-T纤维的取向度得到提升，减少了孔隙率，从而是纤维变得更加密实。高密实性MGP-T纤维表现出韧性在66.7-77.9MJm-3，拉伸强度在372.5-585.5MPa以及高电导率在8344.5-8802.4S cm-1。随后，将得到的MGP-T纤维再次经过低温拉伸处理过程，利用低温拉伸过程中的纯物理轴向应力和垂直于轴向的应力作用进一步密实化，制备更高密实MXene纤维纳米复合材料碳化钛-戊二醛-聚乙烯醇-聚碳酸酯(MGP-TL)，提升纤维纳米复合材料的取向因子(0.913-0.920)以及降低孔隙率(5.3-5.0％)，从而显著提高纤维纳米复合材料的韧性在70.2-75.4MJ m-3，拉伸强度610.2-622.3MPa，以及电导率在8882.1-8935.0S cm-1。
本发明是通过下述技术方案实现的：首先，通过化学刻蚀及振荡剥离的方法得到高质量单层MXene纳米片溶液，并实现了调控MXene纳米片比例范围；其次，利用湿法纺丝法制备了一系列不同GA和PVA含量MXene纤维纳米复合材料；然后，将湿法纺丝法制备的密实性MXene纤维采用热拉法进一步密实化，调节热拉过程中的拉进比获得高密实MXene纤维纳米复合材料；最后，将获得的高密实MXene纤维纳米复合材料再次经过低温拉伸处理，进一步提升纤维纳米复合材料的密实，制备更高密实性MXene纤维纳米复合材料。
本发明具体实现步骤如下：
1、一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将原料MAX相通过刻蚀剂进行化学刻蚀，加热条件下反应，经洗涤、振荡剥离以及梯度离心分离步骤制备成单层MXene纳米片水分散液；优选地，所述MAX相为Ti3AlC2；优选地，所述MXene为Ti3C2Tx；优选地，所述刻蚀剂为氟化锂(LiF)或盐酸(HCl)；
(2)将所述单层MXene纳米片水分散液与戊二醛水溶液(GA)进行混合搅拌反应，形成具有单层MXene纳米片与戊二醛的均匀分散液；
(3)将步骤(2)所得到MXene纳米片和戊二醛均匀分散液通过湿法纺丝设备，以氯化铵/氨水为凝固浴，水为洗涤液，聚乙烯醇为二次交联剂，制备MXene纤维纳米复合材料；优选地，所制备纤维的直径为50-60μm；
(4)将步骤(3)中的MXene纤维纳米复合材料进一步放入聚碳酸酯(PC)聚合物预制棒中，采用热拉成型方法获得带聚碳酸酯保护层的MXene纤维纳米复合材料碳化钛-戊二醛-聚乙烯醇-聚碳酸酯(MGP-T)；
(5)将步骤(4)中MXene纤维纳米复合材料再次经过低温拉伸处理制备带聚碳酸酯保护层的MXene纤维纳米复合材料碳化钛-戊二醛-聚乙烯醇-聚碳酸酯/低温拉伸处理(MGP-TL)；其中，所述低温是指拉伸处理温度低于步骤(4)中热拉成型的温度。
进一步地，所述步骤(1)采用振荡剥离和梯度离心分离的步骤制备成单层MXene纳米片均匀分散液为：将风琴状MXene相分散于水中，经过密闭振荡13-39min，再经过梯度离心分离，得到MXene纳米片分散液；再将GA水溶液加入到MXene纳米片溶液中，控制两者的质量比控制在1-50％之间，其中2-10％为优选质量比，通过此范围优选比例即制备出高强度(202.4-335.6MPa)和高导电率(8210.5-10288.3S cm-1)的MXene纤维纳米复合材料。
进一步地，所述步骤(2)中，搅拌反应在6-12h，通过此时间使单层MXene纳米片与GA水溶液反应充分，进行化学反应。
进一步地，所述步骤(3)中，湿法纺丝法制备得MXene纤维纳米复合材料薄膜MG的过程为：首先将MXene纳米片和GA均匀纺丝液制备成浓度为15-50mg mL-1，分别经过凝固浴和洗液；待室温干燥后，即得到直径为50-60μm的MXene纤维纳米复合材料，通过控制纺丝过程中的拉伸比0.5-2.8得到高取向且低孔隙率的MXene纤维纳米复合材料。
进一步地，GA质量分数在2-20％，其中2-10％为优选质量比，即含有MXene纳米片质量分数90-98％为优选质量比。通过表征不同质量分数GA的MXene纤维纳米复合材料薄膜的力学性能，确定最佳力学性能中纤维GA所占的质量分数。
进一步地，将步骤(3)纤维再进一步利用PVA进行二次交联，其中通过控制转轴的收集速度比为1.0-3.0来控制纤维中PVA的质量分数为1-15％之间，室温下进行干燥24-48h，即制备得MXene纤维纳米复合材料。
进一步地，调控PVA质量分数在1-15％，其中1-5％为优选质量比，即含有MXene纳米片质量分数90-94％为优选质量比。通过表征不同质量分数PVA的MXene纤维纳米复合材料薄膜的力学性能，确定最佳力学性能中纤维PVA所占的质量分数。
进一步地，将步骤(4)的最佳性能的MXene纤维置于直径为6-8mm的PC预制棒中，然后将预制棒置于热拉炉中，在温度150/350℃中进行拉伸，得到PC保护层的MXene纤维纳米复合材料。
进一步地，控制在热拉过程中送料和收集的拉伸比在1.26-1.41范围内，通过表征不同拉伸比MXene纤维纳米复合材料薄膜的力学性能，确定最佳拉伸比下得到高密实性MXene纤维纳米复合材料。
进一步地，将步骤(5)的高密实性的MXene纤维置于低温圆形炉中，在温度140℃中进行拉伸，得到更高密实性MXene纤维纳米复合材料。
进一步地，控制在低温拉伸过程中收集轴和传动轴之间的速度拉伸比1.2-1.5范围内，通过表征不同拉伸比MXene纤维纳米复合材料薄膜的力学性能，确定最佳拉伸比下得到高密实性MXene纤维纳米复合材料。
进一步地，以步骤(5)中所得的MXene纤维纳米复合材料通过平织技术编织成织物，测试电磁屏蔽性能及其抗弯曲性能。
本发明的原理：本发明先采用高质量MXene纳米片、GA、PVA分子等利用湿法纺丝法利用界面协同作用制备密实性MXene纤维纳米复合材料,引入MXene与GA和PVA之间的界面协同作用，不仅可以提升了纤维纳米复合材料的取性，还降低了纤维纳米复合材料的孔隙率。然后将湿法纺丝法制备的纤维再经过热拉法，在纤维表面形成一层PC聚合物保护层，同时进一步使MXene纤维纳米复合材料变得更加密实。随后将纤维再次经过低温炉进行拉伸处理，利用物理作用的轴向和垂直于轴向的应力使纤维变得更加密实，从而提升了纤维纳米复合材料的力学性能、电学性能以及功能性能。
同时，与已存在的制备高密实性纤维纳米复合材料的方法相比，本发明的优点是：
(1)高质量MXene纳米片与GA、PVA分子之间形成Ti-O-C共价键和氢键等界面协同作用，采用湿法纺丝法制备初步使MXene纤维变得密实化；
(2)由于共价键和氢键的界面协同作用的存在，提升了纤维纳米复合材料的取向并降低了纤维的孔隙率，从而提升了纤维的力学强度在335.6-565.2MPa和电导率在3966.8-9860.6S cm-1；
(3)将湿法纺丝法制备的密实化MXene纤维再经过热拉法，利用热拉过程中的轴向应力和垂直于轴向的压应力进一步使MXene纤维密实化，同时在纤维的外层形成一层聚合物保护层；
(4)采用热拉法不仅进一步提升了MXene纤维的取向性，还同时降低了纤维的孔隙率，进一步提升了纤维纳米复合材料的力学强度在372.5-585.5MPa、韧性在66.7-77.9MJm-3以及电导率在8344.5-8802.4S cm-1；
(5)采用低温拉伸处理不仅进一步提高了MXene纤维的取向性在0.913-0.920，还同时降低了纤维的孔隙率在5.3-5.0％，进一步提升了纤维纳米复合材料的力学强度在610.2-622.3MPa、韧性在70.2-75.4MJ m-3以及电导率在8882.1-8935.0S cm-1；
(6)除此之外，基于高力学性能和高电导率的MXene纤维纳米复合材料。本发明通过编织技术实现了织物的编织，从而应用于个人健康电磁屏蔽防护。
附图说明
图1为本发明涉及一种高密实性碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用示意图。首先制备高质量单层MXene纳米片与GA混合反应的纺丝液，经过氯化铵/氨水凝固浴、去离子水洗液、聚乙烯醇(PVA)交联剂以及去离子水洗液进行湿法纺丝制备密实性MGP纤维纳米复合材料；然后MGP纤维纳米复合材料通过热拉法在纤维外表面形成一层聚合物保护层并进一步密实化MXene纤维纳米复合材料，从而制备高密实性MGP-T纤维纳米复合材料。最后，采取物理挤压作用的低温拉伸处理过程使高密实性MXene纤维纳米复合材料进一步密实化，提升其力学和功能性能。除此之外，通过机织编织成织物用于人类健康电磁屏蔽防护领域。
图2为本发明涉及一种高密实性碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用中发生的Ti-O-C共价键作用以及氢键作用的界面协同作用的证据：a，湿法纺丝法制备数米长MGP纤维；b，红外光谱图(FTIR)0；c，纤维的Ti 2p谱图；d，纤维的O1s谱图；e，MXene纳米片与GA和PVA之间形成的共价键与氢键的卡通示意图；f，纤维的广角散射谱图；g，不同PVA质量分数MGP纤维的取向因子比较图；h，不同PVA质量分数MGP纤维的密度和孔隙率比较图；i，不同PVA质量分数MGP纤维的拉伸强度和韧性比较图。
图3为本发明涉及一种高密实性碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用中热拉法制备高密实纤维MGP-T的力学性能以及增强增韧机理。a，原位变温X-ray衍射图(XRD)；b，原位变温XRD层间变化曲线；c，MGP纤维不同温度处理后对应的孔隙率；d，MGP在PC管中拉伸的机理图；e，热拉法制备数米长MGP-T纤维；f，不同拉进比制备纤维MGP-T取向因子比较图；g，不同拉进比制备纤维孔隙率和电导率比较图；h，不同拉进比制备纤维拉伸强度和韧性比较图。
图4为本发明涉及一种高密实性碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及低温拉伸制备更高密实纤维MGP-TL的力学性能以及增强增韧机理。a，MGP-T低温拉伸处理制备MGP-TL的机理图；b，不同拉进比制备纤维MGP-TL取向因子与MGP-T比较图；c，不同拉进比制备纤维MGP-TL孔隙率和电导率与MGP-T比较图；d，不同拉进比制备纤维MGP-TL拉伸强度和韧性与MGP-T比较图；e，本发明制备的高密实性纤维与已报道的MXene纤维的拉伸强度与电导率的比较图。
图5为本发明涉及一种高密实性碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用中的电磁屏蔽性能。a，纤维在频率为8.2-12.4GHz之间的屏蔽性能；b，不同拉进比制备的MGP-TL纤维与MGP-T的电磁屏蔽性能比较；c，由MGP-TL纤维制备的织物的电磁屏蔽机理图；d，由MGP-T和MGP-TL纤维制备的织物5×104次弯曲循环电磁屏蔽稳定性能对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，而且通过以下实施例的叙述，本领域的技术人员是可以完全实现本发明权利要求的全部内容。
本发明的方法实现为：图1为本发明涉及一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用示意图。如图1所示，本发明的制备方法所使用的装置包括依次设置的微量注射泵、容器槽1、传动轴1、容器槽2、传动轴2、容器槽3、传动轴3、容器槽4、收集轴1、传动轴4、热拉炉、收集轴2、加热通道和收集轴3。其中，微量注射泵用于注射纺丝液到容器槽1中的凝固浴中。容器槽1内盛放有凝固浴，所述凝固浴为氯化铵和氨水混合物。容器槽1内产生的纯MXene纤维经传动轴1传送至容器槽2中进行洗涤。容器槽2中盛放有洗液，所述洗液为去离子水。经过容器槽2内的洗液洗涤后的MG纤维经传动轴2传送至容器槽3内进行交联。容器槽3内盛放有交联剂，所述交联剂为聚乙烯醇。经过容器槽3内的交联剂交联后的纤维经传动轴3传送至容器槽4中进行洗涤。容器槽4中盛放有洗液，所述洗液为去离子水。经过容器槽4内的洗液洗涤后的MGP纤维经收集轴1收集，然后经过传动轴4进入热拉炉后生成MGP-T纤维，然后经过收集轴2进入加热通道后生成纤维III，所述纤维III经过收集轴3拉伸后生成MGP-TL纤维。
MXene和GA组成的纺丝液通过注射泵以及纺丝喷头在一定速度下挤出到凝固浴氯化铵/氨水中，再通过传动轴牵引，经过去离子水洗涤，经过PVA二次交联，最后再去离子水洗涤获得MGP纤维纳米复合材料；随后将湿法纺丝法获得的MGP纤维采用热拉法从中空PC预制棒上部匀速放入，由于炉中部为高温区，造成预制棒受高温热塑性质的影响，底部在均匀拉伸过程中形成PC包裹的MGP-T纤维；再次通过加热通道采取低温拉伸处理，利用物理应力作用制备更高密实性MXene纤维纳米复合材料；获得的MGP-T纤维通过编织方法获得织物，并表现出高的电磁屏蔽性能和抗弯曲性能。首先采用高质量MXene纳米片、GA、PVA分子等利用湿法纺丝法利用界面协同作用制备密实性MXene纤维纳米复合材料，引入MXene与GA和PVA之间的界面协同作用，不仅可以提升了纤维纳米复合材料的取性，还降低了纤维纳米复合材料的孔隙率；然后将湿法纺丝法制备的纤维再经过热拉法，在纤维表面形成一层PC聚合物保护层，同时进一步使MXene纤维纳米复合材料变得更加密实；再次采取低温拉伸处理，利用物理应力作用制备更高密实性MXene纤维纳米复合材料，从而提升了纤维纳米复合材料的力学性能、电学性能以及功能性能，实现高密实性MXene纤维纳米复合材料的制备。
本发明中所述高质量单层MXene纳米片是一种碳化钛Ti/C交替二维层状材料，其表面含有大量的含氧官能团，具有良好的导电性、大的比表面积、机械性能以及良好的电磁屏蔽和电热性能，易与戊二醛(GA)和聚乙烯醇(PVA)分子之间形成Ti-O-C共价键和氢键；所述GA为有机小分子，其分子还有2个醛基，易与MXene纳米片之间形成Ti-O-C共价键；所述PVA为长链聚合物分子，分子中含有大量的羟基，可与MXene之间形成氢键作用；聚碳酸酯(PC)微热塑性工程塑料，在加热状态下可拉制成纤维。
所述制得MXene纤维纳米复合材料直径为50-80微米。
实施例1
本发明首先利用化学刻蚀的方法，将1.8g Ti3AlC2加入到40mL盐酸(9M)，45℃条件下搅拌30h；反应完全后经过洗涤、离心7-8次，得到风琴状MXene(每次离心转速为3500r/min，离心时间为5min)；之后进行振荡剥离(15min)(以及梯度离心(30min/1500rpm)等步骤获得单层MXene纳米片水溶液分散液浓度为60mg mL-1。利用制备的单层MXene纳米片水分散溶液与GA水溶液进行12h搅拌反应混合均匀，从而制备出浓度为30mg mL-1的纺丝液(其中MXene纳米片与GA的质量分数比为95:5)。之后采取湿法纺丝装置。首先由微量注射泵注射纺丝液进入容器槽1进行凝固；然后再分别经过容器槽2、容器槽3、容器槽4进行洗涤、二次交联以及洗涤；最后由收集轴1进行收集(自搭建装置，图1)，采取收集轴1(即收集MGP纤维)和注射速度(微量注射泵的注射速度，用于注射纺丝液到凝固浴中)拉伸比(即传动轴1转动速率与微量注射泵速度比值)为2.8，经过凝固浴(20g氯化铵/～30wt％10mL氨水于1L去离子水中)、洗涤液(去离子水)、交联剂(PVA)以及洗涤液(去离子水)进行湿法纺丝制备MGP纤维(MGP纤维直径为～50μm)。随后，将制备的MGP纤维采取热拉法放入PC中空管(内径～7mm)的上部，经过150/350℃上下部梯度高温炉(150/350℃是指在炉上部温度为150℃，中部温度为350℃)，采取拉进比(即收集轴2与传动轴4的转动速度比值)为1.41制备出带有保护层PC的MGP-T纤维(保护层厚度为～18μm)。最后，将获得的MGP-T纤维再次利用低温加热通道，在140℃温度条件下，施加拉伸比1.5的拉伸速度进行拉伸处理获得更高密实性MXene纤维纳米复合材料(MGP-TL纤维)(保护层厚度～13μm)。采用此种高力学和高电导率纤维利用平织技术编织成织物，具有高的电磁屏蔽性能达～68dB和抗弯曲性能在5×104次弯曲循环后仍能保持～92.5％电磁屏蔽性能稳定性。
实施例2
利用实施例1中制备的MXene纳米片溶液与GA水溶液进行12h搅拌反应混合均匀，从而制备出浓度为30mg mL-1的纺丝液(其中MXene纳米片与GA的质量分数比为95:5)。之后采取湿法纺丝装置，采取收集轴1和注射速度拉伸比2.8(即传动轴1转动速率与微量注射泵速度比值)，经过凝固浴(20g氯化铵/～30wt％10mL氨水于1L去离子水中)、洗涤液(去离子水)、交联剂(PVA)以及洗涤液(去离子水)进行湿法纺丝制备MXene纤维纳米复合材料。制备的MGP纤维具有直径为～60μm，长度可达数十米长(图2a)。根据制备的纤维材料的FTIR谱图(DiamondATR)(图2b-e)得知，碳化钛(MXene)-戊二醛(MG)和MGP纤维在～842.1cm-1处存在一个新峰，表明MXene纳米片和GA之间形成Ti-O-C共价键。同时，GA在～1,717.5cm-1处醛基峰的消失验证了共价键的形成；其次纯MXene纳米片的羟基峰～3,651.2cm-1向低波数方向迁移到～3,515.6cm-1证明了MXene纳米片与PVA分子之间形成氢键。X射线光电子能谱(XPS)(XPS KratosAXIS Supra)Ti 2p谱图表明，相比于纯MXene纤维，MG和MGP纤维在结合能～456.4eV再次证实了Ti-O-C共价键的形成。O 1s图谱证明了相比于纯MXene纤维的O-C原子百分比为6.2％，MG和MGP纤维的百分比则分别上升到16.4％和22.0％。证明了共价键和氢键的形成。因此，在湿法纺丝过程中，MXene纳米片和GA以及PVA分子之间形成共价键氢键等界面协同作用。
实施例3
利用实施例1中制备的MXene纳米片溶液与GA水溶液进行12h搅拌反应混合均匀，从而制备出浓度为30mg mL-1的纺丝液(其中MXene纳米片与GA的质量分数比为95:5)。之后采取湿法纺丝装置，采取收集轴1和注射速度拉伸比2.8，经过凝固浴(20g氯化铵/～30wt％10mL氨水于1L去离子水中)、洗涤液(去离子水)、交联剂(PVA)以及洗涤液(去离子水)进行湿法纺丝制备MXene纤维纳米复合材料。湿法纺丝中MXene纤维纳米复合材料由于界面协同作用的存在，通过广角散射/小角散射(SWAXS Xenocs Nanoinxider分析仪)室温真空条件下表征了纤维材料的取向因子和孔隙率(图2f-h)。光谱表征结果表明，当MXene纳米片与GA之间形成Ti-O-C共价键形成MG纤维时，在5.0％GA质量分数时，相比于纯MXene纤维纳米复合材料的取向因子(～0.82)，其取向因子上升到最大值为～0.85，大于5.0％质量分数(20.0％)制备的MG纤维则表现出较低的取向因子为～0.72。同时，MG纤维的孔隙率由纯MXene显纤维的～17.2％下降到～14.2。随着进一步采取PVA进行交联，还有5.0％质量分数的MGP纤维的取向因子则是上升到～0.87，同时孔隙率则是进一步下降到～7.4％。从而纤维变得密实化。
实施例4
利用实施例1制备的MXene纳米片溶液与GA水溶液进行12h搅拌反应混合均匀，从而制备出浓度为30mg mL-1的纺丝液(其中MXene纳米片与GA的质量分数比为95:5)。之后采取湿法纺丝装置，采取收集轴1和注射速度拉伸比2.8，经过凝固浴(20g氯化铵/～30wt％10mL氨水于1L去离子水中)、洗涤液(去离子水)、交联剂(PVA)以及洗涤液(去离子水)进行湿法纺丝制备MXene纤维纳米复合材料。MXene纤维纳米复合材料通过湿法纺丝法引入界面协同作用，提升其取向性并且降低孔隙率，制备出密实性MXene纤维纳米复合材料表现出高力学性能和导电率(图2i)。经过共价键形成的MG纤维相比于纯MXene纤维的低拉伸强度(167.1MPa)和韧性(0.4MJm-3)(SUNS EUT4103X万能试验机，20mm×3mm样品条，拉伸速率0.3mm min-1)，其拉伸强度和韧性分别上升到335.6MPa和4.0MJ m-3。经过进一步采取PVA交联，形成的MGP纤维纳米复合材料的力学强度和韧性进一步上升到565.2.6MPa和19.2MJ m-3。同时，由于界面协同作用的存在，含有5％PVA质量分数的MGP纤维纳米复合材料表现出高的电导率为～8,110.4S cm-1。平行三次测试的样品的离散系数控制在0.01-0.07之间，具有良好的重复性。
实施例5
利用实施例1制备的MXene纳米片溶液与GA水溶液进行12h搅拌反应混合均匀，从而制备出浓度为30mg mL-1的纺丝液(其中MXene纳米片与GA的质量分数比为95:5)。之后采取湿法纺丝装置，采取收集轴1和注射速度拉伸比2.8，经过凝固浴(20g氯化铵/～30wt％10mL氨水于1L去离子水中)、洗涤液(去离子水)、交联剂(PVA)以及洗涤液(去离子水)进行湿法纺丝制备MGP纤维纳米复合材料。通过原位变温XRD(SWAXS Xenocs Nanoinxider分析仪)对MGP纤维纳米复合材料的层间距进行相应的表征(图3a-e)，当20mm长MGP纤维加热从25℃到350℃，MGP纤维的002峰向着高q值方向迁移，最后迁移低层间距为
Figure BDA0003804753070000101
的位置，说明随着温度的上升MXene纳米片的层间距是在逐渐下降的。同时，随着温度的上升，MGP纤维的孔隙率从～7.4％逐渐上升到～16.7％，证明了纤维在加热的过程中MXene纳米片之间形成褶皱和孔隙，主要是由于层间的水分子在加热的过程中去除的缘故。于是，继续采用热拉法，热拉的过程中利用加热以及热拉过程中的轴向应力和垂直于轴向的压应力将出去水分子的MXene纤维纳米复合材料进一步密实化，同时在MGP纤维外层形成一层PC聚合物保护层厚度为～18μm，制备出高密实性MXene纤维纳米复合材料，直径为～75μm。同时，可大量重复性制备MXene纤维纳米复合材料。
实施例6
将实施例1制备的数百米长MGP纤维从高温炉(即热拉炉)的上部通过直径为～6.35mm的中空PC聚合物管，然后PC中空管以可控速度(1.5mm/min)缓慢进入高温炉(炉温为150/350℃)，高温炉下部进行可控牵引，制备出MGP-T纤维纳米复合材料。热拉过程中通过调节拉进比为1.26-1.41，实现不同高密实性MXene纤维纳米复合材料MGP-T的制备(图3f-h)。随着拉进比(即收集轴2与传动轴4的转动速度比值)的增加，MGP-T纤维的取向因子从～0.84上升到～0.89，与此同时纤维的孔隙率从～8.6％下降到～5.7％，从而证明了纤维的进一步高密实化。由于热拉过程中的轴向应力和垂直于轴向的压应力，提升了纤维的取向性并降低其孔隙率，促使MGP-T内部的MXene纤维纳米复合材料的电导率则是由8,344.5Scm-1上升到8,802.4S cm-1。同时，MGP-T纤维的拉伸强度和韧性则是显著分别提升到585.5MPa和66.7MJ m-3。)SUNS EUT4103X万能试验机进行测试，20mm×3mm样品条，拉伸速率0.3mm min-1，平行三次测试的样品的离散系数控制在0.01-0.05之间，具有良好的重复性。
实施例7
将具有30m长的线轴与另一个同等大小的线轴平行放置，两者的中心距离保持在1m。将由实例6制备的线轴的一端纤维拉出穿过加热通道，固定在另一个平行线轴上。随后，控制加通道的温度保持在140℃，同时控制收集线轴的；拉伸比分别为1.2和1.5，从而制备出更高密实性MXene纤维纳米复合材料MGP-TL1和MGP-TL2(图4a)。由于低温拉伸过程中纯物理应力(轴向和垂直于轴向)的作用，使MGP-TL纤维变得更加密实。相比于MGP-T纤维，经过低温拉伸处理后制备的MGP-TL纤维表现出高的取向度在0.913-0.920，孔隙率降低到5.3-5.0％(图4c)。因此，由于取向度的进一步提升和孔隙率的进一步降低，显著提升了MGP-TL的电导率在8882.1-8935.0S cm-1，拉伸强度610.2-622.3MPa，以及韧性70.2-75.4MJ m-3(图4d)。采用低温拉伸再处理制备的MGP-TL纤维(直径约～70μm，保护层厚度为～13μm)与已报道的Mxene纤维相比表现兼具高力学强度和高电导率的综合性能(图4e)。
实施例8
基于实施例6制备的高密实性MGP-T和实施7制备的MGP-TL纤维纳米复合材料，平织编织成的织物也表现出高的电磁屏蔽性能(图5)(DR-WX矩形波导仪以及N9917A网络分析仪)。编织成30mm×16mm矩形MGP(实施例1制备的MGP)、MGP-T和MGP-TL纤维编织成的织物室温条件下测试在电磁频率为8.2GHz-12.4GHz之间表现高的平均总屏蔽性能(SET)为～50dB、～57dB和～68dB(图5a)，同时随着拉进比的增减，MGP-TL织物的电磁屏蔽性能在逐渐增加(图5b)，主要是由于MGP-TL的密实性结构造成的。因此，MGP-TL纤维的电磁屏蔽的机理主要以吸收电磁屏蔽为主的屏蔽机理(图5c)。此外，由MGP-TL纤维编织成的织物在经过5×104次弯曲循环后仍能保持～92.5％电磁屏蔽性能稳定性，高于MGP-T编织成织物的抗外区电磁屏蔽性能保持率(～87.8％)(图5d)，这主要是由于MGP-TL更高的密实性结构造成的。
需要说明的是，按照本发明上述各实施例，本领域技术人员是完全可以实现本发明权利要求1及从属权利的全部范围的，实现过程及方法同上述各实施例；且本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
以上所述，仅为本发明部分具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将原料MAX相通过刻蚀剂进行化学刻蚀，加热条件下反应，经洗涤、振荡剥离以及梯度离心分离步骤制备成单层MXene纳米片水分散液；优选地，所述MAX相为Ti3AlC2；优选地，所述MXene为Ti3C2Tx；优选地，所述刻蚀剂为氟化锂(LiF)或盐酸(HCl)；
(2)将所述单层MXene纳米片水分散液与戊二醛水溶液(GA)进行混合搅拌反应，形成具有单层MXene纳米片与戊二醛的均匀分散液；
(3)将步骤(2)所得到MXene纳米片和戊二醛均匀分散液通过湿法纺丝设备，以氯化铵/氨水为凝固浴，水为洗涤液，聚乙烯醇为二次交联剂，制备MXene纤维纳米复合材料；优选地，所制备纤维的直径为50-60μm；
(4)将步骤(3)中的MXene纤维纳米复合材料进一步放入聚碳酸酯(PC)聚合物预制棒中，采用热拉成型方法获得带聚碳酸酯保护层的MXene纤维纳米复合材料碳化钛-戊二醛-聚乙烯醇-聚碳酸酯(MGP-T)；
(5)将步骤(4)中MXene纤维纳米复合材料再次经过低温拉伸处理制备带聚碳酸酯保护层的MXene纤维纳米复合材料碳化钛-戊二醛-聚乙烯醇-聚碳酸酯/低温拉伸处理(MGP-TL)；其中，所述低温是指拉伸处理温度低于步骤(4)中热拉成型的温度；优选地，所述低温拉伸处理的温度为135～145℃；更优选地，所述低温拉伸处理的温度为140℃。
2.根据权利要求1所述的一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，所述采用振荡剥离及梯度离心分离步骤制备成单层MXene纳米片水散液为：将风琴状MXene相分散于水中，经过密闭振荡13-39min，再经过梯度离心分离，得到MXene纳米片水分散液；优选地，步骤(2)中，再将戊二醛水溶液加入到MXene纳米片水分散液中，戊二醛与MXene纳米片的质量比控制在1-50％之间；其中优选戊二醛与MXene纳米片的质量比为2-10％，通过此范围优选比例即制备出高强度(202.4-335.6MPa)和高导电率(8210.5-10288.3S cm-1)的MXene纤维纳米复合材料。
3.根据权利要求1所述的一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，搅拌反应时间为6-12h。
4.根据权利要求1所述的一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，以单层MXene纳米片与戊二醛的总质量计调控戊二醛质量分数在2-20％，其中2-10％为优选质量比，即含有MXene纳米片质量分数90-98％为优选质量比；优选地，通过表征不同质量分数戊二醛的MXene纤维纳米复合材料的力学性能，确定最佳力学性能中纤维戊二醛所占的质量分数。
5.根据权利要求1所述的一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，湿法纺丝法制备得MXene纤维纳米复合材料的过程为：首先将MXene纳米片和戊二醛均匀分散液制备成浓度为15-50mg mL-1，分别经过凝固浴和洗液；待室温干燥后，即得到直径为50-60μm的MXene纤维纳米复合材料，通过控制纺丝过程中的拉伸比0.5-2.8得到取向因子在0.810-0.849且孔隙率在19.2-14.2％的MXene纤维纳米复合材料。
6.根据权利要求1所述的一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，将步骤(4)纤维再进一步利用聚乙烯醇进行二次交联，其中通过控制聚乙烯醇交联剂收集速度比为1.0-3.0来控制纤维中聚乙烯醇的质量分数为1-15％之间，室温下进行干燥24-48h，即制备得MXene纤维纳米复合材料。
7.根据权利要求1所述的一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法，其特征在于：所述步骤(3)具体为：调控纤维中聚乙烯醇与MXene和戊二醛的质量分数在1-15％，其中1-5％为优选质量比，即含有MXene纳米片质量分数90-94％为优选质量比；优选地，通过表征不同质量分数聚乙烯醇的MXene纤维纳米复合材料的力学性能，确定最佳力学性能中纤维聚乙烯醇所占的质量分数。
8.根据权利要求1所述的一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法，其特征在于：所述步骤(4)具体为：将步骤(3)的MXene纤维纳米复合材料置于内径为6-8mm的聚碳酸酯预制棒中，然后将预制棒置于热拉炉中，在炉上部温度为150℃，中部温度为350℃中进行拉伸，得到聚碳酸酯保护层的MXene纤维纳米复合材料。
9.根据权利要求1所述的一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法，其特征在于：所述步骤(4)具体为：控制在热拉过程中上部送料速度和下部纤维收集速度的拉进比在1.26-1.41范围内，通过表征不同拉伸比MXene纤维纳米复合材料的力学性能，确定最佳拉伸比下得到取向因子为0.891以及孔隙率为5.7％MXene纤维纳米复合材料。
10.根据权利要求1所述的一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法，其特征在于：所述步骤(5)具体为：控制在低温拉伸过程中拉伸比在1.2-1.5范围内，通过表征不同拉伸比MXene纤维纳米复合材料的力学性能，确定最佳拉伸比下得到取向因子为0.920以及孔隙率为5.0％MXene纤维纳米复合材料。
11.权利要求1-10任一项所述的制备方法制得的碳化钛MXene纤维纳米复合材料在电磁屏蔽中的应用，其特征在于：以步骤(5)中所得的带聚碳酸酯保护层的MXene纤维纳米复合材料MGP-TL通过平织方法编织成织物，测试电磁屏蔽性能及其抗弯曲性能。
CN202210993882.0A 2022-08-18 2022-08-18 一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用 Active CN115341390B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210993882.0A CN115341390B (zh) 2022-08-18 2022-08-18 一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210993882.0A CN115341390B (zh) 2022-08-18 2022-08-18 一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115341390A true CN115341390A (zh) 2022-11-15
CN115341390B CN115341390B (zh) 2023-06-27

Family

ID=83953718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210993882.0A Active CN115341390B (zh) 2022-08-18 2022-08-18 一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115341390B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023154004A3 (en) * 2022-02-14 2023-10-12 Nanyang Technological University Fiber and method of forming the same
WO2024058713A1 (en) * 2022-09-16 2024-03-21 Nanyang Technological University Fiber and method of forming the same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110577253A (zh) * 2019-08-21 2019-12-17 河北大学 一种二维材料MXene去除污水中重金属阴离子基团性能的预测方法
CN111591991A (zh) * 2020-04-26 2020-08-28 深圳瀚光科技有限公司 一种电化学制备MXene的装置
CN112458553A (zh) * 2020-10-29 2021-03-09 烟台泰和新材料股份有限公司 一种高性能碳纳米/MXene复合纤维及其制备方法
CN113235184A (zh) * 2021-06-07 2021-08-10 陕西科技大学 一种芳纶纳米基复合导电纤维的制备方法
CN114471660A (zh) * 2022-02-08 2022-05-13 东莞理工学院 一种MXenes复合材料及其制备方法与应用
CN114737227A (zh) * 2022-04-01 2022-07-12 江苏大学 一种基于电化学刻蚀出MXene的方法、MXene悬浊液及其用途

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110577253A (zh) * 2019-08-21 2019-12-17 河北大学 一种二维材料MXene去除污水中重金属阴离子基团性能的预测方法
CN111591991A (zh) * 2020-04-26 2020-08-28 深圳瀚光科技有限公司 一种电化学制备MXene的装置
CN112458553A (zh) * 2020-10-29 2021-03-09 烟台泰和新材料股份有限公司 一种高性能碳纳米/MXene复合纤维及其制备方法
CN113235184A (zh) * 2021-06-07 2021-08-10 陕西科技大学 一种芳纶纳米基复合导电纤维的制备方法
CN114471660A (zh) * 2022-02-08 2022-05-13 东莞理工学院 一种MXenes复合材料及其制备方法与应用
CN114737227A (zh) * 2022-04-01 2022-07-12 江苏大学 一种基于电化学刻蚀出MXene的方法、MXene悬浊液及其用途

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王冰心;周爱国;刘凡凡;王李波;胡前库;: "二维晶体MXene在气体吸附/转化领域的应用", 人工晶体学报, no. 02 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023154004A3 (en) * 2022-02-14 2023-10-12 Nanyang Technological University Fiber and method of forming the same
WO2024058713A1 (en) * 2022-09-16 2024-03-21 Nanyang Technological University Fiber and method of forming the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN115341390B (zh) 2023-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115341390B (zh) 一种碳化钛MXene纤维纳米复合材料制备方法及应用
Yao et al. Interfacial improvement of carbon fiber/epoxy composites using one-step method for grafting carbon nanotubes on the fibers at ultra-low temperatures
Duan et al. Mechanically robust Ti3C2Tx MXene/Carbon fiber fabric/Thermoplastic polyurethane composite for efficient electromagnetic interference shielding applications
CN111101371B (zh) 一种高性能碳纳米管/碳复合纤维及其快速制备方法
CN106222781B (zh) Uhmwpe组合物及其制备的高耐磨、高耐切割纤维
CN108793127B (zh) 一种可批量生产石墨烯无纺布的生产工艺
CN102534870B (zh) 一种石墨烯改性的聚丙烯腈基碳纤维的制备方法
Wang et al. Continuous in-situ growth of carbon nanotubes on carbon fibers at various temperatures for efficient electromagnetic wave absorption
US20100297441A1 (en) Preparation of fibers from a supported array of nanotubes
Wu et al. Continuous growth of carbon nanotube films: From controllable synthesis to real applications
Kou et al. A mini review on nanocarbon-based 1D macroscopic fibers: assembly strategies and mechanical properties
Jiang et al. Cellulose nanofibers as rheology modifiers and enhancers of carbonization efficiency in polyacrylonitrile
Sun et al. High performance carbon nanotube/polymer composite fibers and water-driven actuators
Natarajan Processing-structure-mechanical property relationships in direct formed carbon nanotube articles and their composites: A review
Fei et al. Optimizing fiber/matrix interface by growth MnO2 nanosheets for achieving desirable mechanical and tribological properties
Lin et al. Mechanical properties of carbon nanotube fibers reinforced epoxy resin composite films prepared by wet winding
CN110983759A (zh) 一种石墨烯改性碳纤维预津布及其制备方法
Wang et al. Surface oxidation of PAN-based ultrahigh modulus carbon fibers (UHMCFs) and its effect on the properties of UHMCF/EP composites
Kim et al. Development of low cost carbon fibers based on chlorinated polyvinyl chloride (CPVC) for automotive applications
Bai et al. PVA/sodium alginate multi-network aerogel fibers, incorporated with PEG and ZnO, exhibit enhanced temperature regulation, antibacterial, thermal conductivity, and thermal stability
Zhang et al. Chitosan-doped carbon nanotubes encapsulating spread carbon fiber composites with superior mechanical, thermal, and electrical properties
WO2024027527A1 (zh) 改性连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料层合板及其制备方法
WO2024088180A1 (zh) 一种皮芯型复合纤维及其制备方法和应用
CN116876109B (zh) 一种石墨烯复合纤维及其制备方法
Lee et al. A review of high-performance carbon nanotube-based carbon fibers

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant