一种柔性导电碳纳米纤维膜及其制备方法和应用

1.本发明属于新型碳材料及其制备技术领域，特别涉及一种柔性导电碳纳米纤维膜及其制备方法和应用。


背景技术：

2.社会科技水平的高速发展往往伴随着对能源的急剧需求，因此而引发的对化石能源的大量开采和利用导致了大气中二氧化碳等温室气体水平急速上升，继而对自然环境造成难以估量的损失和破坏。因此，发展清洁能源非常必要，其能够减缓因对化石能源的开采造成的环境污染问题。
3.近年来，太阳能、风能、潮汐能等清洁能源得到巨大发展，但由于这些清洁能源具有间歇性和不可控性，不能平稳并入电网。因此，储能系统对稳定新能源系统起到必不可少的作用。
4.碳纤维材料由于具有优异的力学性能和化学稳定性自问世便备受瞩目；此外，良好的导电性和形貌的多样性开拓了其在锂离子电池、超级电容器、燃料电池等新能源储能领域的应用前景。目前，商业化的碳纸主要通过湿法造纸制备，即将合适长度的碳纤维浆料均匀分散，碳纤维之间通过化学胶粘剂进行粘连，随后进行滤水、干燥、压制，最终成型；这一现有方法尚存在以下缺陷：(1)对碳纤维尺寸有较高要求，一般长度在4～6毫米，直径在8～12微米；(2)制备过程复杂，需要将碳纤维纸与碳质材料如沥青等材料混合以实现纤维之间的粘接，以提高强度，但是这一过程中粘结剂与碳纤维纸的润湿工艺复杂，该工艺目前只有少数几个国家能够掌握；(3)目前商业碳纸弯折性能差，不能实现90～180度的任意弯折。
5.综上，亟需一种新的柔性导电碳纳米纤维膜及其制备方法和应用。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种柔性导电碳纳米纤维膜及其制备方法和应用，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明可制备出纤维连续的碳纤维膜(示例性的，直径可控制在200～500纳米，长度能够达到50～80厘米)；所制备的碳纤维膜具有良好柔性(示例性的，可实现任意角度弯折和揉搓)。
7.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
8.本发明的一种柔性导电碳纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
9.将造孔剂和聚合物碳源溶解于预选定的溶剂中，获得前驱体溶液；
10.基于所述前驱体溶液，利用静电纺丝技术制备获得前驱体纤维膜；
11.对所述前驱体纤维膜进行预氧化和碳化处理，制备获得柔性导电碳纳米纤维膜；
12.其中，所述造孔剂为尿素、碳酸氢铵和硫脲中的一种或多种。
13.本发明方法的进一步改进在于，所述聚合物碳源为聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧乙烯、聚苯乙烯和聚酰胺中的一种或多种。
14.本发明方法的进一步改进在于，所述聚丙烯腈的分子量为85000～250000；所述聚
乙烯吡咯烷酮的分子量为k88～96。
15.本发明方法的进一步改进在于，所述溶剂为水、乙醇、n，n
‑
二甲基甲酰胺和二甲基亚砜中的一种或多种。
16.本发明方法的进一步改进在于，所述前驱体溶液的成分按照质量份数计，溶剂100份、高分子聚合物10～16份、造孔剂1～9份。
17.本发明方法的进一步改进在于，所述基于所述前驱体溶液，利用静电纺丝技术制备获得前驱体纤维膜的步骤具体包括：
18.将所述前驱体溶液转移至静电纺丝设备中，设置直流高压发生器的电压为10～20kv，纤维收集设备距离给料针10～20cm，给料速度为0.5～2ml h
‑1。
19.本发明方法的进一步改进在于，所述对所述前驱体纤维膜进行预氧化和碳化处理，制备获得柔性导电碳纳米纤维膜的过程中，
20.预氧化处理的保温温度为200～300℃，保温时间为0.5～2h；
21.碳化处理的保温温度为700～1000℃，保温时间为1～3h。
22.本发明的一种上述任一种制备方法制备获得的柔性导电碳纳米纤维膜。其中，碳纤维直径为200～500nm，纤维长度为50～80cm。
23.本发明方法制备的一种柔性导电碳纳米纤维膜的应用，用于锂离子电池、超级电容器或燃料电池。
24.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
25.本发明采用静电纺丝技术，通过调控前驱体溶液的成分、比例和浓度，可控制纤维直径(解释性的，浓度和分子量越高，纤维直径越大)；通过调整静电纺丝参数，可控制纤维长度和直径；在后续热处理过程中，纤维间发生交联，实现无胶粘剂化。
26.本发明中，碳纤维的直径可控制在200～500纳米，由于尺寸效应，直径小的纤维的柔性优于直径大的纤维，因此本发明公开的制备方法所制备的碳纤维的柔性要远好于商用碳纤维(8～12微米)；此外，本发明采用的造孔剂分布在静电纺丝纤维中，在随后的热处理过程中分解，产生大量孔洞，这些孔洞可在纤维收到应力时有效释放内应力，防止纤维断裂。
27.本发明所公开的制备方法中，工艺简单，碳纤维直径分布均匀、连续性强、密度低，具有优异的柔性，在90
°
～180
°
间实现任意角度弯折而不发生断裂。相比于商业碳纸，本发明所公开的柔性碳纤维膜制备方法可有效降低生产成本，控制纤维直径和长度，为制备低成本、高性能碳纸提供了一条实际可行的途径。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1为本发明实施例中，制备的柔性碳纤维光学照片；
30.图2为本发明碳纤维膜的fe
‑
sem照片，在未加入造孔剂时，纤维致密无柔性；
31.图3为本发明实施例1中柔性导电碳纳米纤维膜的扫描电子显微镜照片，在加入一
定量尿素后，纤维表现多孔结构，且具有柔性；
32.图4为本发明实施例2中柔性导电碳纳米纤维膜的扫描电子显微镜照片；
33.图5为本发明实施例3中柔性导电碳纳米纤维膜的扫描电子显微镜照片，在加入一定量碳酸氢铵后，纤维表现多孔结构，且具有柔性；
34.图6为本发明实施例4中柔性导电碳纳米纤维膜的扫描电子显微镜照片(具有多孔结构)；
35.图7为本发明实施例1至4的柔性导电碳纳米纤维膜的xrd图谱示意图(均为非晶碳)。
具体实施方式
36.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
37.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
38.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
39.本发明实施例具体提供了一种柔性导电碳纳米纤维膜的制备方法，通过将造孔剂、高分子聚合物碳源溶解于选取的特定溶剂中形成前驱体溶液，随后将此前驱体溶液转移至静电纺丝设备中，通过调控电压、流量、间距等参数，制备前驱体纤维膜；通过预氧化和碳化处理最终得到柔性导电碳纳米纤维膜。
40.本发明实施例中，通过调控前驱体溶液中高分子聚合物分子量、溶液粘度，静电纺丝技术中的静电纺丝参数，能够灵活控制纤维直径和致密度。其中，聚合物分子量和溶液粘度越大，纤维直径越大。此外，后续热处理过程可通过控制预氧化温度和时间控制纤维间交联，通过调控碳化温度和时间控制碳纤维导电性。由于具有良好的柔性和导电性，本发明的碳纤维膜在锂离子电池、超级电容器、燃料电池等方面具有广阔应用前景，且大幅度降低传统商业碳纸制备成本。
41.本发明实施例中，所需前驱体溶液组成按质量份数包括：溶剂100份，高分子聚合物10～16份，造孔剂1～9份。
42.本发明实施例中，将准备好的前驱体溶液转移至静电纺丝设备中，设置直流高压发生器的电压为10～20kv，纤维收集设备距离给料针10～20cm，给料速度为0.5～2ml h
‑1。随后，前驱体纤维膜经过马弗炉中预氧化处理和管式炉中碳化处理，最终得到柔性导电碳纳米纤维膜，在90
°
～180
°
间实现任意角度弯折而不发生断裂。
43.本发明实施例中，前驱体溶液的处理步骤具体包括：
44.将造孔剂(尿素、碳酸氢铵、硫脲中的一种或多种)溶解于溶剂(水、乙醇、n，n
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或多种)中，搅拌至完全溶解，得到均匀溶液a。将高分子聚合物碳源(聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲酯、聚环氧乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺中的一种或多种)加入至溶液a中，于20～80℃搅拌8～12h，直至得到均匀粘稠溶液b。
45.本发明实施例中，前驱体纤维膜的制备步骤具体包括：
46.将所得前驱体溶液b转移至静电纺丝设备的容器中，设定直流高压发生器的电压为10～20kv，纤维收集设备距离给料针10～20cm，给料速度为0.8～2ml h
‑1的技术参数，在收集板上得到前驱体纤维。
47.本发明实施例中，碳纤维的热处理的步骤具体包括：将所制得前驱体纤维转移至马弗炉中进行预氧化处理，设置升温速度为1～10℃min
‑1，保温温度为200～300℃，保温时间为0.5～2h。随后，将预氧化后的纤维转移至配备有惰性气体的管式炉中进行碳化处理。预先通入惰性气体20～40min以排出管式炉中的空气，升温速度为1～10℃min
‑1，保温温度为700～1000℃，保温时间为1～3h，即得到柔性导电碳纳米纤维膜。
48.本发明通过静电纺丝技术制备无胶粘剂连续碳纳米纤维膜，制备过程简单，碳纤维直径分布均匀，可控制在200
‑
500纳米，连续性强，纤维长度长达数十厘米(示例性的，能够达到50～80cm)，密度低，面密度约为1mg cm
‑2，且具有优异的柔性，可在90
°
～180
°
实现任意角度弯折适应各种形状。相比于商业碳纸，本发明所公开的柔性导电碳纳米纤维膜制备方法可有效降低生产成本，控制纤维直径和膜厚，为制备低成本高性能碳纸提供了一条可行的途径。
49.本发明制得的柔性导电碳纳米纤维膜，所述碳纳米纤维膜为多孔碳纳米纤维无序堆叠形成连续网络结构，具有良好的柔性，且能经受住多次弯折。碳纤维直径为200～500nm，纤维长度为50
‑
80厘米。
50.本发明实施例获得的柔性导电碳纳米纤维膜的应用，目前燃料电池等新能源领域所使用的商用碳纸主要依赖进口，面临柔性不足和成本高昂的问题，本发明采用静电纺丝技术，通过在纺丝前驱体溶液中加入可溶性造孔剂，并适当调整后续热处理工艺实现纤维间的交联，成功制备柔性良好的无胶粘剂碳纤维膜，可应用于燃料电池、锂离子电池等，加速高质量碳纸的国产化进程。
51.本发明实施例的一种柔性导电碳纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
52.(1)将适量造孔剂加入至溶剂中，搅拌溶解，得到均匀溶液。
53.(2)将高分子聚合物作为碳源加入至步骤(1)中的均匀溶液中，搅拌溶解，得到前驱体溶液。
54.(3)将步骤(2)得到的前驱体溶液转移至静电纺丝设备，通过调节电压、针尖与收集设备距离、给料速度、空气湿度，得到前驱体纤维膜。
55.(4)将步骤(3)得到的前驱体纤维膜转移至马弗炉中，设置一定升温速度和保温时间，得到预氧化纤维膜。
56.(5)将步骤(4)得到的预氧化纤维膜转移至带有惰性气体保护的管式炉中，设置一定的升温速度和保温时间，得到碳化后的柔性导电碳纳米纤维膜。
57.示例性优选的，所述步骤(1)中的造孔剂为尿素、碳酸氢铵、硫脲的一种或多种。所述步骤(1)中溶剂为乙醇、n，n
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的一种或多种。所述步骤(1)中的搅拌温度为室温。所述步骤(2)中的搅拌温度为30～80℃。所述步骤(2)中高分子聚合物为聚丙烯腈(pan)、聚乙烯吡咯烷酮(pvp)、聚乙烯醇(pva)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚环氧乙烯(peo)、聚苯乙烯(ps)、聚酰亚胺(pi)中的一种或多种。所述步骤(2)中的pan(聚丙烯腈)的分子量为85000～250000。所述步骤(2)中的pvp(聚乙烯吡咯烷酮)的分子量为k88
‑
96。所述步骤(3)中静电纺丝设备参数为：直流高压发生器的电压为10～20kv，纤维收集设备距离给料针10～20cm，给料速度为0.8～2ml h
‑1。所述步骤(4)中预氧化处理，于马弗炉中升温速度为1～10℃min
‑1，保温温度为200～300℃，保温时间为0.5～2h。所述步骤(5)中碳化处理，于管式炉中，预先通入惰性气体20～40min以排出管式炉中空气；设置初始温度20～40℃，升温速度为1～10℃min
‑1，保温温度为700～1000℃，保温时间为1～3h。
58.实施例1
59.本发明实施例的一种柔性导电碳纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
60.将造孔剂和聚合物碳源溶解于预选定的溶剂中，获得前驱体溶液；
61.基于所述前驱体溶液，利用静电纺丝技术制备获得前驱体纤维膜；
62.对所述前驱体纤维膜进行预氧化和碳化处理，制备获得柔性导电碳纳米纤维膜；
63.其中，所述造孔剂为尿素；所述聚合物碳源为聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮；所述溶剂为n，n
‑
二甲基甲酰胺。所述前驱体溶液的成分按照质量份数计，溶剂100份、高分子聚合物13份、造孔剂3份。将前驱体溶液转移至静电纺丝设备中，设置静电纺丝参数分别为：静电压15kv，给料速度0.8ml h
‑1，收集板距针尖距离15cm。待纺丝结束后，将纤维膜从收集板上撕下，转移至马弗炉中，设置初始温度20℃，升温速度为3℃min
‑1，保温温度为280℃，保温时间为1h。随后，将预氧化后的纤维转移至配备有惰性气体的管式炉中进行碳化处理。预先通入惰性气体40min以排尽管式炉中的空气，设置初始温度20℃，升温速度为3℃min
‑1，保温温度为850℃，保温时间为3h。即得到柔性导电碳纳米纤维膜。
64.请参阅图1至图3、图7，柔性碳纤维膜在经过多次弯折、卷绕、揉成团后仍能回复原样。碳纤维直径约为500纳米，且富集微孔。具体的，图1为本发明实施例中制备的柔性碳纤维光学照片，对其进行任意弯折、对折、多次折叠、卷绕、揉团后，碳纤维膜仍能恢复至原来形貌。相比于商业碳纸，它所表现出的柔韧性能将突破商业碳纸的使用范围限制，其应用途径和方向更宽广。图3为本发明实施例1中柔性导电碳纳米纤维膜的扫描电子显微镜照片，在加入一定量尿素后，纤维表现多孔结构，且具有柔性。图7包含本实施例中柔性碳纤维膜的xrd图谱，可证明为非晶碳结构。
65.实施例2
66.本发明实施例的一种柔性导电碳纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
67.将造孔剂和聚合物碳源溶解于预选定的溶剂中，获得前驱体溶液；
68.基于所述前驱体溶液，利用静电纺丝技术制备获得前驱体纤维膜；
69.对所述前驱体纤维膜进行预氧化和碳化处理，制备获得柔性导电碳纳米纤维膜；
70.其中，所述造孔剂为尿素；所述聚合物碳源为聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮；所述溶剂为乙醇和n，n
‑
二甲基甲酰胺。所述前驱体溶液的成分按照质量份数计，溶剂100份、高分子聚合物14份、造孔剂5份。将前驱体溶液转移至静电纺丝设备中，设置静电纺丝参数分别
为：静电压18kv，给料速度1.0ml h
‑1，收集板
‑
针尖距离18cm。待纺丝结束后，将纤维膜从收集板上揭下，转移至马弗炉中，设置初始温度20℃，升温速度为3℃min
‑1，保温温度为250℃，保温时间为1h。随后，将预氧化后的纤维转移至配备有惰性气体的管式炉中进行碳化处理。预先通入惰性气体30min以排尽管式炉中的空气，设置初始温度20℃，升温速度为3℃min
‑1，保温温度为800℃，保温时间为2h。即得到柔性导电碳纳米纤维膜。
71.请参阅图4，所制备碳纤维膜的碳纤维直径约为300纳米，且分布有大量微孔。图7包含本实施例中柔性碳纤维膜的xrd图谱，可证明为非晶碳结构。
72.实施例3
73.本发明实施例的一种柔性导电碳纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
74.将造孔剂和聚合物碳源溶解于预选定的溶剂中，获得前驱体溶液；
75.基于所述前驱体溶液，利用静电纺丝技术制备获得前驱体纤维膜；
76.对所述前驱体纤维膜进行预氧化和碳化处理，制备获得柔性导电碳纳米纤维膜；
77.其中，所述造孔剂为碳酸氢铵；所述聚合物碳源为聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇；所述溶剂为水和乙醇。所述前驱体溶液的成分按照质量份数计，溶剂100份、高分子聚合物16份、造孔剂6份。将前驱体溶液转移至静电纺丝设备中，设置静电纺丝参数分别为：静电压18kv，给料速度1.2ml h
‑1，收集板距针尖距离17cm。待纺丝结束后，将纤维膜从收集板上撕下，转移至马弗炉中，设置初始温度25℃，升温速度为5℃min
‑1，保温温度为260℃，保温时间为1h。随后，将预氧化后的纤维转移至配备有惰性气体的管式炉中进行碳化处理。预先通入惰性气体30min以排尽管式炉中的空气，设置初始温度25℃，升温速度为5℃min
‑1，保温温度为800℃，保温时间为2h。即得到柔性导电碳纳米纤维膜。
78.请参阅图5，所制备碳纤维膜的碳纤维直径约为200纳米。图7包含本实施例中柔性碳纤维膜的xrd图谱，可证明为非晶碳结构。
79.实施例4
80.本发明实施例的一种柔性导电碳纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
81.将造孔剂和聚合物碳源溶解于预选定的溶剂中，获得前驱体溶液；
82.基于所述前驱体溶液，利用静电纺丝技术制备获得前驱体纤维膜；
83.对所述前驱体纤维膜进行预氧化和碳化处理，制备获得柔性导电碳纳米纤维膜；
84.其中，所述造孔剂为碳酸氢铵和硫脲；所述聚合物碳源为聚乙烯吡咯烷酮和聚甲基丙烯酸甲酯；所述溶剂为n，n
‑
二甲基甲酰胺和二甲基亚砜。所述前驱体溶液的成分按照质量份数计，溶剂100份、高分子聚合物13份、造孔剂2份。将前驱体溶液转移至静电纺丝设备中，设置静电纺丝参数分别为：静电压20kv，给料速度0.8ml h
‑1，收集板距针尖距离15cm。待纺丝结束后，将纤维膜从收集板上撕下，转移至马弗炉中，设置初始温度25℃，升温速度为3℃min
‑1，保温温度为280℃，保温时间为1.5h。随后，将预氧化后的纤维转移至配备有惰性气体的管式炉中进行碳化处理。预先通入惰性气体30min以排尽管式炉中的空气，设置初始温度25℃，升温速度为3℃min
‑1，保温温度为750℃，保温时间为3h。即得到柔性导电碳纳米纤维膜。
85.请参阅图6，所制备碳纤维膜的碳纤维直径约为500纳米。图7包含本实施例中柔性碳纤维膜的xrd图谱，可证明为非晶碳结构。
86.实施例5
87.本发明实施例的一种柔性导电碳纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
88.将造孔剂和聚合物碳源溶解于预选定的溶剂中，获得前驱体溶液；
89.基于所述前驱体溶液，利用静电纺丝技术制备获得前驱体纤维膜；
90.对所述前驱体纤维膜进行预氧化和碳化处理，制备获得柔性导电碳纳米纤维膜；
91.其中，所述造孔剂为碳酸氢铵，硫脲和尿素；所述聚合物碳源为聚丙烯腈，聚乙烯吡咯烷酮和聚甲基丙烯酸甲酯；所述溶剂为n，n
‑
二甲基甲酰胺和乙醇。所述前驱体溶液的成分按照质量份数计，溶剂100份、高分子聚合物15份、造孔剂6份。将前驱体溶液转移至静电纺丝设备中，设置静电纺丝参数分别为：静电压18kv，给料速度1.2ml h
‑1，收集板距针尖距离15cm。待纺丝结束后，将纤维膜从收集板上撕下，转移至马弗炉中，设置初始温度25℃，升温速度为3℃min
‑1，保温温度为270℃，保温时间为1.0h。随后，将预氧化后的纤维转移至配备有惰性气体的管式炉中进行碳化处理。预先通入惰性气体30min以排尽管式炉中的空气，设置初始温度25℃，升温速度为3℃min
‑1，保温温度为900℃，保温时间为3h。即得到柔性导电碳纳米纤维膜。
92.实施例6
93.本发明实施例的一种柔性导电碳纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
94.将造孔剂和聚合物碳源溶解于预选定的溶剂中，获得前驱体溶液；
95.基于所述前驱体溶液，利用静电纺丝技术制备获得前驱体纤维膜；
96.对所述前驱体纤维膜进行预氧化和碳化处理，制备获得柔性导电碳纳米纤维膜；
97.其中，所述造孔剂为碳酸氢铵和硫脲。所述聚合物碳源为聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮。所述聚丙烯腈的分子量为85000；所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为k88。所述溶剂为n，n
‑
二甲基甲酰胺。所述前驱体溶液的成分按照质量份数计，溶剂100份、高分子聚合物10份、造孔剂1份。
98.将所述前驱体溶液转移至静电纺丝设备中，设置直流高压发生器的电压为10kv，纤维收集设备距离给料针10cm，给料速度为0.5ml h
‑1。
99.所述对所述前驱体纤维膜进行预氧化和碳化处理，制备获得柔性导电碳纳米纤维膜的过程中，预氧化处理的保温温度为200℃，保温时间为0.5h；碳化处理的保温温度为700℃，保温时间为1h。
100.实施例7
101.本发明实施例的一种柔性导电碳纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
102.将造孔剂和聚合物碳源溶解于预选定的溶剂中，获得前驱体溶液；
103.基于所述前驱体溶液，利用静电纺丝技术制备获得前驱体纤维膜；
104.对所述前驱体纤维膜进行预氧化和碳化处理，制备获得柔性导电碳纳米纤维膜；
105.其中，所述造孔剂为尿素；所述聚合物碳源为聚乙烯醇；所述溶剂为水、乙醇。所述前驱体溶液的成分按照质量份数计，溶剂100份、高分子聚合物12份、造孔剂5份。所述基于所述前驱体溶液，利用静电纺丝技术制备获得前驱体纤维膜的步骤具体包括：将所述前驱体溶液转移至静电纺丝设备中，设置直流高压发生器的电压为15kv，纤维收集设备距离给料针15cm，给料速度为1ml h
‑1。所述对所述前驱体纤维膜进行预氧化和碳化处理，制备获得柔性导电碳纳米纤维膜的过程中，预氧化处理的保温温度为260℃，保温时间为1h；碳化处理的保温温度为850℃，保温时间为2h。
106.实施例8
107.本发明实施例的一种柔性导电碳纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
108.将造孔剂和聚合物碳源溶解于预选定的溶剂中，获得前驱体溶液；
109.基于所述前驱体溶液，利用静电纺丝技术制备获得前驱体纤维膜；
110.对所述前驱体纤维膜进行预氧化和碳化处理，制备获得柔性导电碳纳米纤维膜；
111.其中，所述造孔剂为尿素、碳酸氢铵和硫脲。所述聚合物碳源为聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮。所述聚丙烯腈的分子量为150000；所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为k90。所述溶剂为n，n
‑
二甲基甲酰胺。所述前驱体溶液的成分按照质量份数计，溶剂100份、高分子聚合物16份、造孔剂9份。所述基于所述前驱体溶液，利用静电纺丝技术制备获得前驱体纤维膜的步骤具体包括：将所述前驱体溶液转移至静电纺丝设备中，设置直流高压发生器的电压为20kv，纤维收集设备距离给料针20cm，给料速度为2ml h
‑1。所述对所述前驱体纤维膜进行预氧化和碳化处理，制备获得柔性导电碳纳米纤维膜的过程中，预氧化处理的保温温度为300℃，保温时间为2h；碳化处理的保温温度为1000℃，保温时间为3h。
112.实施例9
113.本发明实施例的一种柔性导电碳纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
114.将造孔剂和聚合物碳源溶解于预选定的溶剂中，获得前驱体溶液；
115.基于所述前驱体溶液，利用静电纺丝技术制备获得前驱体纤维膜；
116.对所述前驱体纤维膜进行预氧化和碳化处理，制备获得柔性导电碳纳米纤维膜；
117.其中，所述造孔剂为碳酸氢铵。所述聚合物碳源为聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇。所述聚丙烯腈的分子量为250000；所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为k96。所述溶剂为二甲基亚砜。所述前驱体溶液的成分按照质量份数计，溶剂100份、高分子聚合物13份、造孔剂7份。所述基于所述前驱体溶液，利用静电纺丝技术制备获得前驱体纤维膜的步骤具体包括：将所述前驱体溶液转移至静电纺丝设备中，设置直流高压发生器的电压为18kv，纤维收集设备距离给料针15cm，给料速度为1.5ml h
‑1。所述对所述前驱体纤维膜进行预氧化和碳化处理，制备获得柔性导电碳纳米纤维膜的过程中，预氧化处理的保温温度为280℃，保温时间为1.5h；碳化处理的保温温度为900℃，保温时间为2.5h。
118.本发明实施例公开了一种柔性导电碳纤维膜的制备方法。该柔性导电碳纤维膜的制备方法为：将造孔剂(尿素、碳酸氢铵、硫脲的一种或多种)溶解于dmf中，形成均匀溶液，随后，将高分子聚合物(聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮等)加入至上述溶液中并搅拌至完全溶解。将其转移至静电纺丝设备中，通过静电纺丝得到直径均匀的纤维膜。在空气气氛下280℃对此纤维膜进行稳定化处理，得到预氧化纤维膜；将预氧化后的纤维膜转移至有惰性气体保护的管式炉中，于800℃下进行碳化处理。最终得到柔性导电碳纤维膜。本发明制备的柔性导电碳纤维膜具有良好的柔性和导电性。
119.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。