1、前人的研究表明，碳纖維結構在其徑向上具有一定的分布規(guī)律，即存在著具有明顯的從皮層與芯部的過渡，這種結構上的不均勻性對于纖維力學性能有著重要的影響。而從結構遺傳的角度而言，碳纖維徑向結構的不均勻性是由聚丙烯腈(PAN)原絲經(jīng)預氧化碳化過程演變而來，因此，聚丙烯腈原絲的徑向結構分布就成為碳纖維徑向結構的根源。通過分析PAN纖維的成纖機理，可知在凝固成型過程中的雙擴散作用是形成其徑向結構差異的根本原因，因此凝固成型階段對PAN纖維徑向結構的生

2、成有著決定性的影響。
　　本論文采用掃描電子顯微鏡(SEM)、電子探針(EPMA)、微束廣角X射線衍射(WAXD)、微區(qū)拉曼光譜(Raman)以及納米紅外(NanoIR)等手段，分別從形貌結構、聚集態(tài)結構以及分子鏈結構三個不同的尺寸維度對PAN纖維的徑向結構進行了有效表征，建立了沿纖維徑向多級結構的表征體系。在此基礎上，通過對凝固擴散動力學的研究，探明了PAN纖維徑向結構分布與雙擴散機制的關聯(lián)，同時揭示了影響雙擴散的各因素，如凝固

3、浴溫度、濃度等外場條件對纖維徑向結構的影響。研究結果表明:
　　(1)通過建立的一系列PAN纖維徑向結構的表征方法相互證明了各自對纖維不同尺寸維度下的徑向結構差異表征的合理性，揭示了纖維徑向結構分布規(guī)律，獲得了纖維徑向結構分布模型，即皮層致密化程度高，結晶性好，晶區(qū)保留較高的取向度，分子鏈堆疊緊密、規(guī)整，螺旋構象占主導;而芯部相對致密化程度低，結晶性較差，晶區(qū)取向相對小，分子鏈呈雜亂纏結，規(guī)整性差，其中，平面鋸齒構象的比例更大。<

4、br>　　(2)濕紡中凝固成型階段對PAN纖維的徑向結構有著決定性的影響，而凝固浴濃度和溫度是控制其徑向結構分布的主要因素。凝固浴濃度增加，纖維徑向結構的分布梯度減小，而凝固浴溫度的升高也具有同樣的效果。
　　(3)擴散系數(shù)的表達式采用由Fick第二定律推出的Qian Baojun模型，并運用高錳酸鉀返滴定法分別計算溶劑二甲基亞砜和凝固劑水的擴散系數(shù)。發(fā)現(xiàn)隨著凝固浴溫度和凝固浴濃度增加，擴散系數(shù)增大，即凝固擴散越劇烈。而從纖維徑向