碳纤维是先进复合材料中最重要的增强材料，具有高强、高模的机械性能和优异的热性能、化学稳定性、阻尼减震降噪等优良性能，已广泛用于航天、航空、体育休闲和工业领域。作为复合材料的增强材料，它还具有优越的可设计性，既可大幅度减轻结构重量，又可提高技术性能，应用前景广阔，是不可替代的航空航天材料之一。纤维截面异形化，会使纤维的各项性能发生明显的变化，特别是对纤维及其复合材料的力学性能有着更为显著的变化。同时，异形纤维比表面积大，用作增强材料时，不仅有利于增强纤维与基体间的结合力，还具有较大的填充比，使复合性能更优良。异形截面碳纤维是碳纤维“家族”中的新成员，兼具异形纤维和碳纤维共同的优点，不仅具有常规碳纤维的用途，还是性能优异的结构材料、吸波材料和防辐射材料，应用前景将更广阔。目前，国内外只有采用熔融纺丝法制备中间相沥青基异形碳纤维的报道，还未见关于异形聚丙烯腈基碳纤维的报道。异形PAN基碳纤维原丝的研制将为制备异形PAN基碳纤维打下重要的理论基础。本文以DMSO为溶剂，采用Y形喷丝板，研究了湿法和干湿法纺丝中异形PAN原丝的成形机理及其力学性能。迄今为止，这项工作尚无研究文献报道。研究结果表明：湿法纺丝中，纤维主要在凝固浴中成形，凝固浴条件，如凝固浴浓度、凝固浴温度和喷头拉伸对纤维截面形状影响显著，初生纤维离开凝固浴后，其截面形状基本不再发生变化。干湿法纺丝时，纤维成形同时受空气段和凝固浴中各种因素影响，纤维成形机理不同于湿法，凝固条件对纤维截面形状的影响也不如湿法明显。湿法和干湿法纺丝中，凝固条件和拉伸条件对纤维性能也有明显影响，较高的凝固浴浓度、较低的凝固浴温度以及比较大的拉伸倍数有利于纤维力学性能的改进；凝固浴温度和拉伸倍数对纤维内部晶粒尺寸及结晶度的影响也较为明显，并且温度对纤维内部晶粒尺寸的影响存在一个最大值。通过对异形PAN基碳纤维原丝的预氧化碳化，发现预氧化碳化过程对纤维截面形状几乎没有影响，这表明只要能纺制出性能优异的异形PAN原丝，要获得异形截面的PAN基碳纤维是完全可行的。