项目名称: 电纺PAN纳米纤维的辐照效应及辐照对预氧化过程影响的研究

项目编号: No.11505268

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 刘伟华

作者单位: 中国科学院上海应用物理研究所

项目金额: 23万元

中文摘要: 碳纳米纤维(CNFs)在复合材料、储氢材料、超级电容器等领域有良好的应用前景,由电纺聚丙烯腈(PAN)纤维制备CNFs方法因工艺简单、成本低且有望实现批量制造而受到关注。预氧化过程耗时且高放热,实现纤维的不熔化,是影响CNFs性能的关键工艺之一。高能射线在室温下诱导PAN发生环化交联反应,可改善微米PAN原丝的预氧化过程。利用电子束(EB)和γ射线剂量率的差异,本项目拟采用γ射线和EB对电纺PAN纤维进行辐照,研究辐射引发PAN的交联和氧化降解反应对其结构和性能的影响规律,明确PAN纳米纤维的辐照效应。采用不同预氧化实验方法,研究辐照处理对PAN纳米纤维预氧化过程的影响规律,并对辐射氧化与热氧化的异同进行深入研究,探讨辐照处理对预氧化过程的影响机制。将辐射氧化与热氧化两者有效结合拟达到改善预氧化过程,提高CNFs性能的目的,为辐射技术在新材料中的应用提供新的切入点。

中文关键词: 电纺PAN纤维;辐照效应;辐射氧化;热氧化

英文摘要: Polyacrylonitrile (PAN) nanofibers prepared by electrospinning technology is the most important precursor for carbon nanofibers, which have good potential application in composite materials,hydrogen storage,electrochemical capacitors. Pre-oxidation process plays an important role in carbon fiber production that makes the fiber infusible, but it is highly exothermic and time-consuming. The radicals induced by irradiation of PAN fiber could initiate oxidation degradation and crosslinking at room temperature, which could alleviate the exothermic reaction and shorten the stabilization time. In this project, electrospun PAN fibers are irradiated by γ ray and electron beam (EB) to investigate radiation effect on PAN nanofibers (crosslinking & degradation) and post treatment on chemical composition,microstructure and properties of electrospun PAN fibers in detail. In order to clarify the radiation effect on stabilization process, three different pre-oxidation methods will be explored to study radiation effect on cyclization, crosslinking and oxidation reactions and also the structure of stabilized fibers. In this work, radiation oxidation will be combined with thermal oxidation to improve the stabilization process. This work will provide very useful knowledge for the application of radiation technology in carbon nanofiber production.

英文关键词: electrospun polyacrylonitrile ;radiation effect ;radiation oxidation;thermal oxidation

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