DOI:10.1007/s00170-020-05348-0
石墨碳的獨特性質引起人們對其開發和應用的廣泛關注。碳材料可以通過熱分解合成，更具體地說，是由聚合物前驅體通過碳熱解來合成。在本文中，根據不同的制備工藝條件，研究了聚丙烯腈（PAN）在多壁碳納米管（MWCNTs）存在下的熱解過程。首先分析了PAN-MWCNTs溶液在多板收集器上的靜電紡絲過程。在掃描和透射電子顯微鏡下研究了電紡纖維的形貌和顆粒排列。此外，通過拉曼光譜對復合纖維墊進行表征，以確定在熱解處理前進行的熱穩定階段中機械張力應用對從前驅體聚合物中獲得碳纖維的影響。結果表明，在熱處理過程中，碳納米管與所施加機械應力的結合增強了纖維的石墨化。
圖1.熱解電紡纖維的微細加工過程示意圖
圖2.熱解前（a）和熱解后（b）的MWCNTs-PAN纖維的EDS光譜和化學成分
圖3.MWCNTs-PAN樣品的明場圖像（a，b），MWCNTs-PAN納米纖維的微觀結構細節（c）
圖4.MWCNTs-PAN纖維的拉曼光譜和D/G比例映射
圖5.方形（a）和多板（b）收集器。下角的插圖顯示了方形和多板收集器上的電紡MWCNTs-PAN纖維的光學顯微鏡圖像
圖6.MWCNTs-PAN-SQ（a）和MWCNTs-PAN-MP（b）纖維的SEM圖。MWCNTs-PAN-SQ樣品的纖維平均直徑為132.2±15 nm（孔隙率=5.03％），MWCNTs-PAN-MP樣品的纖維平均直徑為169.2±40 nm（孔隙率=21％）
圖7.施加壓縮應力的墊圈（a）和施加單軸拉伸應力的虎鉗（b）
圖8.MWCNTs-PAN-SQ（a）和MWCNTs-PAN-SQ-CS（b）纖維的SEM圖像比較。 MWCNTs-PAN-SQ樣品的纖維平均直徑為132.2±15 nm（孔隙率=5.03％），MWCNTs-PAN-SQ-CS樣品的纖維平均直徑為168±30 nm（孔隙率=4.38％）
圖9.MWCNTs-PAN-SQ（a）和MWCNTs-PAN-SQ-CS（b）纖維的拉曼光譜比較
圖10.MWCNTs-PAN-SQ（a）和MWCNTs-PAN SQ-CS（b）纖維D/G比例映射的比較
圖11.MWCNTs-PAN-MP-CS纖維的低（a）和高（b）放大倍率下的SEM圖像。纖維的平均直徑為159±39 nm（孔隙率=19.8％）
圖12.MWCNTs-PAN-MP-CS的RAMAN光譜和D/G比例映射
圖13.MWCNTs-PAN纖維的較低（a）和較高（b）放大倍率下的SEM圖像。纖維的平均直徑為183±32 nm（孔隙度=16.9％）。MWCNTs-PAN-MP-E樣品的明場圖像（c）
圖14.MWCNTs-PAN-MP-E的RAMAN光譜和D/G比例映射
