电纺是得到纳米长纤维的一种直接方法。传统电纺纤维由于纤维成纤过程Taylor锥作用使得所收集的纤维呈无纺布形式分布。这种单纤维间纵横交叉的具有网络结构的无纺布或纤维束在原丝后处理与后续碳纤维制备过程中不能获得必要的有效高倍牵伸效果,亦不能满足PAN大分子与碳网层面获得高度取向的需求,故使得纤维力学性能低下,长期以来不能用于结构材料使用。为此,以单向收集沿着轴向高度序列排列电纺丝为目的的探索工作成为电纺领域国内外学者们研究的热点。由于水是电的良导体,且碳纤维用电纺纤维在后续工序中需要在水中进一步脱除残余溶剂和进行必要的高倍牵伸处理,结合湿法纺丝工艺,本课题成功地设计并建立了新型连续流动水浴收集方式获得了沿轴向高度排列的单向长束状纤维,并获得了发明专利受理。本课题在成功地探索并建立了新型连续流动水浴收集方式的基础上,研究了在电纺过程中电压、收集距离和转速对新型单向排列聚丙烯腈纤维形态和结构的影响,确定了本实验所需的基本工艺条件。借助扫描电镜(SEM)、差式扫描量热(DSC)和X衍射(XRD)等测试手段,采用对比的方法,探讨了静电纺丝制备得到的纳米纤维与普通市售PAN纤维的差异以及水浴收集电纺丝与辊筒收集电纺丝在单向排列程度、致密性、PAN大分子取向结构、结晶度等序态结构方面的差异。还着重研究了水浴温度对水浴收集方式所得电纺丝的影响。课题还对静电纺初级纤维进行了热水牵伸实验,研究了牵伸前后纤维在结构性能方面的差异,并对两种方式下得到的纤维进行同等倍数的牵伸效果进行了比较。结果表明：(1)电纺纤维与传统纺丝方法得到的纤维相比,直径小,表面缺陷也少,纤维表面基本上看不到沟槽。(2)电纺PAN原丝在空气中的DSC图线呈现双峰。(3)未经牵伸的初生电纺PAN纤维取向度和结晶度(55.0%,42.8%)较经过约八倍牵伸的考陶尔纤维(83.0%,77.46%)低。但是与相同转速下辊筒收集电纺丝(51.1%,5.7%)相比,水浴收集电纺丝的单向排列程度取向度高3.7%、结晶度高37.1%。(4)水浴收集电纺丝的溶剂残余率为1.34%低于辊筒收集电纺丝的溶剂残余率3.87%。(5)水浴收集得到的纤维表面的粗糙程度主要受电压、浓度、收集距离、环境温度、收集浴的洁净度以及其他一些因素的影响。(6)水浴温度越低越易得到表面光滑的且溶剂残余率低的纤维。水浴温度越高,纤维表面越粗糙,缺陷越多。随着水浴温度的升高,纤维的体密度逐渐减小,直径增大；结晶度减小。(7)牵伸对于电纺丝直径有很大影响,牵伸倍数越大的,纤维的直径变化越明显。热水牵伸对提高电纺丝的结晶性有很大作用,随着牵伸倍数的提高结晶度有增大的趋势。牵伸使电纺丝致密化。(8)水浴收集电纺丝经过3倍牵伸直径减小了近40%,而牵伸3倍的辊筒收集电纺丝直径仅减小17%。牵伸后水浴收集电纺丝的结晶度和取向度提高幅度分别为67.87%和63.09%,且牵伸后的水浴收集电纺丝的取向度89.7%,高于Courtauld纤维。牵伸后的水浴收集电纺丝的DSC放热量大于辊筒收集电纺丝。