納米碳纖維的制作方法多種多樣,每種方法都有其獨特的優(yōu)勢和適用范圍。
1. 電弧放電法
原理:將兩根石墨棒放在高溫惰性氣體環(huán)境中,利用電弧放電的方式生成石墨烯,再在石墨烯表面上生長碳納米管或碳納米纖維。
特點:該方法具有成本低、高產(chǎn)率等優(yōu)點,是發(fā)現(xiàn)碳納米管的方法,也是制備碳納米纖維的主流方法之一。
2. 化學(xué)氣相沉積法(CVD法)
原理:在高溫下,通過化學(xué)反應(yīng)使碳?xì)浠衔锪呀?,并在催化劑(如納米級超細(xì)鎳粉)的作用下,在基體(如石墨片)上生長出納米碳纖維。
特點:該方法可以制備出形態(tài)規(guī)則、純度較高的螺旋狀納米碳纖維,且生長過程可以通過調(diào)整實驗參數(shù)進行準(zhǔn)確控制。
3. 靜電紡絲法
原理:聚合物溶液在高壓電場的作用下,被不斷拖拽并噴射而出,形成纖維。在噴射過程中,溶劑蒸發(fā)(或熔體冷卻)而固化,得到納米碳纖維。
特點:靜電紡絲法具有操作簡單、適用范圍廣、生產(chǎn)效率相對較高等優(yōu)點,是目前制備納米纖維的常用方法之一。
4. 固相合成法
原理:采用固相碳源作為原料,通過特定的化學(xué)反應(yīng)或物理過程制備出納米碳纖維。
特點:固相合成法是一種新型制備方法,具有獨特的優(yōu)勢,如原料來源廣泛、工藝過程相對簡單等。然而,該方法目前仍面臨生產(chǎn)成本較高、產(chǎn)物需要進一步提純等問題。
5. 生物制備法
原理:利用某些(如木醋桿菌)在特定條件下合成納米級纖維素,再通過后續(xù)處理得到納米碳纖維。
特點:生物制備法具有環(huán)保、可持續(xù)等優(yōu)點,但目前仍處于研究階段,尚未實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。