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芳纶纳米纤维的制备及应用研究进展

         
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cqvip:随着纳米科学与技术的进步,诸多纳米材料如纳米纤维素、碳纳米管、石墨烯纳米片和金属纳米线等逐渐进入人们的视野。基于特殊的纳米效应,纳米材料表现出常规宏观材料所不具有的物理或化学特性,在各个科学领域得到了飞速的发展。其中,以高性能纳米构筑基元如芳纶纳米纤维为主体的纳米材料是当下研究的热点之一。然而,芳纶纤维本身具有的高强高模、耐高温、高结晶度和耐腐蚀等特性为实现其纳米化制备带来了很大的困难。因此,寻找一种简易、快捷、有效的芳纶纳米纤维制备技术对实现芳纶纳米纤维功能化、高性能化及各科学领域交叉的多元化利用非常关键。目前,可用于制备芳纶纳米纤维的技术较少。根据不同的路径,分为自上而下和自下而上两种策略。其中,自上而下策略主要包括静电纺丝、旋转喷射纺丝、碱协同机械磨解和碱溶法四种;自下而上策略主要是指聚合分散法。其中,碱溶法不仅实现了芳纶纤维高效可控的纳米化制备,还较为完整地保留了芳纶纤维在结构与性能方面的优异性,成为当下应用最为广泛的芳纶纳米纤维制备技术。芳纶纳米纤维具备芳纶纤维优异的本体性能和高性能聚合物纳米纤维纳米效应的双重优势,成为一种新颖的纳米构筑基元,可有效解决芳纶纤维化学惰性高、反应活性低和界面复合效果不理想的难题,在复合增强、电池隔膜、吸附过滤、电气绝缘、柔性电极等领域具有广泛的应用前景。然而,芳纶纳米纤维的制备与应用也存在一定的问题:首先制备技术存在制备周期长、能耗高、纤维粗大和成膜强度低等问题;芳纶纳米纤维的应用研究依然处于实验室研究阶段,要实现真正的规模化、功能化与高性能化利用还有很长的路要走。本文重点阐述了芳纶纳米纤维的研究进展,分别对现阶段芳纶纳米纤维的制备技术进行了介绍,分析了近年来芳纶纳米纤维在各科学领域的应用现状,提出其发展所面临的主要问题并进行了展望,以期为实现芳纶纳米纤维的低能高效制备以及高值化利用提供参考。

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