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碳纳米管具有极高的拉伸强度（约为50 GPa）和模量（约为1 TPa），具有高的导热和导电性，以及良好的化学和环境稳定性。如何将单根碳纳米管轴向的优异性能转变成宏观材料的性能，从而使碳纳米管的性能得到最大限度的利用，一直是人们研究的热点，但目前已经报道的碳纳米管产品的性能都远未能达到单根碳纳米管的优异性能。其中，碳纳米管纤维作为其中的一种形式，主要有五种制备方法：直接合成法、湿法纺丝法、阵列纺丝法、气凝胶纺丝法、薄膜搓捻法。相对于其它方法，采用湿法纺丝法能够实现连续化纺丝过程，且成本较为低廉。目前为止，湿法纺丝法中，主要采用表面活性剂、强酸或乙二醇来分散碳纳米管，从而制备宏观碳纳米管纤维，但是其也存在强度及导电性差等缺点。本课题希望采用不同于上述分散体系的方法来制备 MWNT/PVA复合纤维，以提高机械性能和电学性能。 本文首先通过共价改性的方法，如浓硫酸与硝酸的混酸体系处理MWNT，使MWNT表面富集较多的含氧基团（如羧基和羟基），制备得到氧化MWNT，然后利用PVA非共价改性氧化MWNT，使其分散于极性溶剂中，制备出MWNT/PVA/H2O或MWNT/PVA/DMSO纺丝原液，然后通过湿法纺丝制备出一系列不同 MWNT含量的MWNT/PVA复合纤维，并采用纤维强伸度仪、半导体特性分析系统、SEM、TGA、DSC和 WAXD等手段对复合纤维进行结构性能表征。在上述基础上，为了进一步提高纤维的力学性能与电学性能，用Hummers制备出氧化石墨烯（GO），并利用紫外还原的方法制备出还原氧化石墨烯（rGO），用GO或rGO进行非共价改性已有的氧化碳纳米管，再利用非共价改性方法将GO/MWNT或rGO/MWNT与PVA共同分散于极性溶剂中，制备出 GO/MWNT/PVA/DMSO和rGO/MWNT/PVA/DMSO纺丝原液，然后通过湿法纺丝制备出GO/MWNT/PVA/和 rGO/MWNT/PVA复合纤维，并采用纤维强伸度仪、半导体特性分析系统、SEM、TGA、DSC和WAXD等手段对复合纤维进行结构性能表征。具体研究内容和主要结论概括如下： （1）氧化碳纳米管的制备及其结构性能表征 由FTIR和TGA分析可知氧化MWNT表面引入了羧基、羟基等含氧官能团；由 Raman光谱图可知原始 MWNT和氧化 MWNT的ID/IG分别为1.46和1.86；由FE-SEM观察可以得出MWNT相互缠结显著减少；由粒径分析可知氧化 MWNT的平均粒径为295 nm；由Zeta电位分析可知氧化MWNT的Zeta电位为-38.6 mV；由目测法观察可知，氧化MWNT在水或DMSO中的分散能力显著提高。 （2）以水为溶剂制备MWNT/PVA复合纤维及其结构性能表征 随着 MWNT含量的增加， MWNT/PVA复合纤维的模量增加，断裂强度先显著增大后减小，断裂伸长率减小，电导率显著增大，结晶能力下降，熔融峰熔程变宽，PVA的取向度有所降低， MWNT由均匀分布变为局部团聚，表面沟槽数目有所增加。其中，当 MWNT含量为10％时，复合纤维的强度为0.74 GPa；当MWNT含量为20%时，复合纤维的模量为12.82 GPa，电导率为1.68×10-3 S/cm。 （3）以DMSO为溶剂制备MWNT/PVA复合纤维及其结构性能表征 随着 MWNT含量的增加，MWNT/PVA复合纤维的模量和断裂强度先增大后减小，断裂伸长率减小，电导率显著增大，结晶能力下降，PVA的取向度有所降低，MWNT由均匀分布变为局部团聚，表面由光滑变为局部粗糙。其中，当MWNT含量为10%时，复合纤维的强度为1.22 GPa，模量为27.54 GPa；当MWNT含量为20%时，复合纤维电导率为3.36×10-3 S/cm。 （4）GO(rGO)/MWNT/PVA复合纤维的制备及其结构性能表征 由氧化石墨烯的结构性能表征可知，氧化石墨烯含有大量羟基和羧基，片层厚度为2.12 nm，为双层氧化石墨烯厚度，紫外还原氧化石墨烯含氧官能团数目减少。GO(rGO)/MWNT/PVA复合纤维的结构性能研究表明：随着 GO和 rGO的加入，复合纤维的截面形状由圆形变为“8”字形，表面出现细纹状的沟槽， MWNT在复合纤维中分布均匀。GO/MWNT/PVA与rGO/MWNT/PVA复合纤维的强度分别为0.29 GPa和0.26 GPa，模量分别为18.31 GPa和15.72 GPa，电导率分别为8.72×10-3 S/cm和2.16×10-2 S/cm。