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碳纤维具有高比强度,高比模量等优异的性能,但碳纤维的实际拉伸强度远远低于其理论拉伸强度,主要原因是其表面和内部存在的大量缺陷。而电纺PAN纤维具有微晶化,细旦化,均质化等优点,可大量减少热处理过程中纤维内部缺陷的产生。在电纺PAN纤维转变为碳纤维的过程中,预氧化及碳化工艺条件都会影响最终碳纤维的聚集态结构及力学性能。本文采用静电纺丝技术及动态水浴方法收集连续单项排列的电纺PAN初生纤维,并对电纺初生纤维进行后处理；探究了电纺PAN纤维较佳的预氧化工艺；研究了最高碳化温度及碳化过程中施加的张力对碳纤维结构与性能的影响。通过扫描电子显微镜(SEM),密度柱,X射线衍射(XRD),傅里叶红外光谱(FT-IR),元素分析(EA),拉曼光谱,万能材料试验机,表征了静电纺PAN初生纤维,后处理PAN纤维,氧化PAN纤维的结构及碳纤维的结构与力学性能。研究表明(1)处理后的电纺PAN原丝与电纺PAN初生纤维相比,具有更小的直径,结晶度,晶粒尺寸以及取向度都有大幅度提高。且不同批次电纺PAN原丝之间的直径,密度,结晶度,晶粒尺寸差别极小,说明自制PAN原丝的质量稳定性很好。(2)电纺PAN原丝较佳预氧化工艺条件为：预氧化温度依次是260 ℃,274 ℃,284℃,每个阶段的停留时间均为5 min,对应的碳纤维的密度和强度达到最大值,分别为1.7581 g·cm-3,950.0 MPa。电纺PAN纤维的预氧化时间大幅度缩短,这对减少碳纤维制备成本的研究有重要指导意义。(3)随最高碳化温度的升高,碳纤维的石墨化度,微晶堆叠厚度Lc,表观微晶长度La‖和表观微晶宽度La⊥逐渐增大,晶面间距d(002)逐渐减小,孔隙率Vp有增加的趋势,取向度f。变化不大；碳纤维的密度,拉伸强度及弹性模量均逐渐增加,在最高碳化温度为1350℃时,密度,拉伸强度及弹性模量同时达最大值,分别为1.7581 g·cm-3,950.0 MPa和121.3 GPa,在一定碳化温度范围内,升高碳化温度有利于碳纤维结构的完善和力学性能的提高。(4)随碳化过程中施加张力的增加,碳纤维的直径变化不大,直径均在120-130 nm之间；石墨化度的变化很小；微晶堆叠厚度Lc,表观微晶长度La‖和取向度f。先增加后减小；表观微晶宽度La⊥和孔隙率Vp先减小后增加；微晶层间距d(002)没有明显变化。碳纤维的密度,拉伸强度及弹性模量随张力的增加均出现先增大后减小的趋势,当施加的张力为20 cN时,碳纤维的密度,拉伸强度及弹性模量均达到最大值,分别为1.7633g·cm-3,1114.6 MPa,194.5 GPa。在碳化过程中施加适当的张力,有助于碳纤维结构的完善和力学性能的提高。