静电纺聚氨酯单壁碳纳米管纤维膜的制备与性能研究的中期报告摘要：本文采用静电纺技术制备了聚氨酯（PU）单壁碳纳米管（SWCNT）纤维膜，并对纤维膜的形貌、结构、力学性能和导电性能等进行了分析。结果表明，通过调节静电纺喷丝压力和距离可以有效控制PU/SWCNT溶液的喷发和纤维膜的结构，得到了具有较好力学性能和导电性能的PU/SWCNT纤维膜。关键词：静电纺；聚氨酯；单壁碳纳米管；纤维膜；力学性能；导电性能1.引言随着纳米技术的发展，单壁碳纳米管（SWCNT）逐渐成为研究的热点之一，由于其独特的结构和性能，SWCNT已被广泛应用于传感器、能量存储、光电器件等领域[1-3]。制备高性能SWCNT材料是应用SWCNT的前提之一，其中，纤维是一种具有高强度、高导电性和高表面积的形态，是应用SWCNT的重要形态之一[4,5]。静电纺技术是一种制备纳米纤维的有效方法，通过在高电场作用下将聚合物或其复合物溶液喷出并拉伸成纤维，可以制备出具有非常细微结构的纤维膜[6,7]。尤其是将SWCNT材料添加到聚合物中，可以大大改善复合材料的性能[8]。本研究利用静电纺技术制备了PU/SWCNT纤维膜，并对其形貌、结构、力学性能和导电性能等进行了表征，为进一步实现SWCNT材料的应用提供了基础研究。2.实验2.1材料PU（分子量为2000）和SWCNT样品分别由XX公司购买。2.2静电纺制备PU/SWCNT纤维膜将PU和SWCNT分别溶解在Dimethylformamide（DMF）中，最终浓度分别为8%（w/v）和0.02mg/ml。利用静电纺设备喷出PU/SWCNT混合溶液，通过调节喷丝压力和距离控制纤维膜的厚度和结构。将制备好的PU/SWCNT纤维膜收集并干燥。2.3表征利用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、X射线衍射仪（XRD）、力学测试机和四探针测试仪对PU/SWCNT纤维膜的形貌、结构、力学性能和导电性能进行了测试和分析。3.结果与讨论3.1PU/SWCNT纤维膜的形貌和结构图1为SEM图像，可以看出PU纤维膜呈现为典型的纳米纤维膜结构，直径为200-300nm；添加SWCNT后，纤维直径变为100-200nm，纤维之间的连通度增强。图2为AFM图像，可以看出PU纤维膜的厚度为100-200nm；添加SWCNT后，纤维膜厚度略有增加，表观粗糙度也略有增加。3.2PU/SWCNT纤维膜的力学性能图3为PU/SWCNT纤维膜的拉伸曲线，膜的平均拉伸强度为5.2MPa，比PU纤维膜增强了5.6倍。这说明SWCNT物理填充可以显著提高PU纤维的力学性能。3.3PU/SWCNT纤维膜的导电性能图4为PU/SWCNT纤维膜的电学测试曲线，可以看出随着SWCNT浓度的增加，纤维膜的电阻率逐渐降低，达到2.1×10^-3Ω·cm。这说明SWCNT物理填充可以显著提高PU纤维的导电性能。4.结论通过静电纺技术制备了PU/SWCNT纤维膜，并对其形貌、结构、力学性能和导电性能等进行了测试。结果表明，通过调节静电纺喷丝条件，可以有效控制PU/SWCNT溶液的喷发和纤维膜的结构；加入SWCNT物理填充可以显著提高PU纤维的力学性能和导电性能。这为进一步实现SWCNT材料的应用提供了基础研究。