Wavy Graphene-Like Network Forming during Pyrolysis of Polyacrylonitrile into Carbon Fiber
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Le résumé fourni par la source
Carbon fiber (CF) obtained by pyrolysis of polyacrylonitrile (PAN-CF) surpasses metals in properties suitable for diverse applications such as aircraft manufacture and power turbine blades. PAN-CF obtained by pyrolysis at 1200-1400 °C shows a remarkably high tensile strength of 7 GPa, much higher than pitch-based CF (pb-CF) consisting of piles of pure graphene networks. However, little information has been available on the atomistic structure of PAN-CF and on how it forms during pyrolysis. We pyrolyzed an acrylonitrile 9-mer in a carbon nanotube, monitored the course of the reaction using atomic-resolution electron microscopy and Raman spectroscopy, and found that this oligomer forms a thermally reactive wavy graphene-like network (WGN) at 1200-1400 °C during slow graphitization taking place between 900 and 1800 °C. Ptychographic microscopic analysis indicated that such material consists of 5-, 6-, and larger-membered rings; hence, it is not flat but wavy. The experimental data suggest that, during PAN-CF manufacturing, many layers of WGN hierarchically pile up to form a chemically and physically interdigitated noncrystalline phase that resists fracture and increases the tensile strength─the properties expected for high-entropy materials. pb-CF using nearly pure carbon starting material, on the other hand, forms a crystalline graphene network and is brittle.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Wavy Graphene-Like Network Forming during Pyrolysis of Polyacrylonitrile into Carbon Fiber
- Date Crossref
- 30/05/2023
- Éditeur
- American Chemical Society (ACS)
- Type
- journal-article
Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.
Où se fait cette recherche
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Inc. (Japan) Toray Industries pays non établi dans la noticeEntreprise
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Toray Research Center pays non établi dans la noticeEntreprise
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JEOL (Japan) pays non établi dans la noticeEntreprise
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The University of Tokyo Department of Chemistry pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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National Institute for Materials Science Center for Basic Research on Materials pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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JEOL Ltd. pays non établi dans la noticeEntreprise
Toray Industries — Inc. (Japan), Toray Research Center et JEOL (Japan), avec 3 autres affiliations.
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