DOI: 10.1021/acsanm.9b01684
氮化硼納米管（BNNTs）具有獨特的熱機械性能，使其成為結構耐熱復合材料的優良候選材料，但由于難以將材料分散到可用的結構中，其使用在過去受到限制。促進分散到溶液中的技術，例如BNNTs的功能化和表面活化，改變和降解材料的所需特性，以及BNNTs的高表面能，使其難以獲得足夠的濃度來運用常規混合技術利用這些特性。本研究使用一種新型的高g負荷混合技術，在聚丙烯腈(PAN)中均勻分散了重量高達20% (wt%)的未官能化氮化硼納米顆粒(BNPs)和BNNTs的紡絲溶膠-凝膠溶液。這證實了BNPs和BNNTs影響了整體PAN性能，例如玻璃化轉變溫度（Tg）和拉伸強度。這也表明，由于存在的氮化硼含量增加，BNNTs的負載量超過了滲濾閾值，電紡復合材料的負載結構轉變為互連納米填料的穩定核。這一點在復合材料的拉伸強度增加和PAN熱解后形成穩定的相互連接的BNNTs氈中表現得很明顯。這項研究突出了利用未官能化材料的優勢，并指出了高g負載作為一種可行的混合技術的成功案例，適用于高含量未官能化BNNTs。
圖1：靜電紡絲裝置及PAN交聯與BNNTs相互作用過程的圖形描述
圖2：a）PAN電紡纖維（對照）、b）BNPs（50-100nm）、c）BNNTs（90%純度）的掃描電鏡。
圖3：不同質量分數的BN-PAN電紡纖維的形態：a）5％BNPs、b）10％BNPs、c）15％BNPs、d）20％BNPs、e）5％BNNTs、f）10％BNNTs、g）15％BNNTs和h）20％BNNTs。
圖4：PAN（黑色），PAN + 20 wt％BNP（紅色）和PAN + 20 wt％BNNT（藍色）的XRD。
圖5：5-20wt％的BNP-PAN和BNNT-PAN電紡纖維的Tg。
圖6：BNP-PAN和BNNT-PAN電紡纖維氈的拉伸強度為5-20 wt％。
圖7：圖形描繪了隨著BNNTs負載的增加，BNNT-PAN電紡納米纖維中BNNTs的互連性也隨之增加。
圖8：a）熱解后20％BNNT-PAN中2.5 cm×2.5 cm的正方形和b）相互纏結的BNNT網絡的掃描電鏡。
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