由于碳纳米纤维直径细且具有高导电性,在锂离子二次电池阳极材料、双电层电容器电极、场电子发射材料等领域极具应用价值,是航天航空、国防军工尖端技术领域必需的新材料。如今制备碳纳米纤维的方法有多种,静电纺丝法是目前唯一能够直接、连续制备聚合物纳米纤维的方法。随着静电纺丝法逐渐成熟,并逐步实现产业化,用静电纺丝大批量制备碳纳米材料正在变为一种现实。静电纺碳纳米纤维作为一种新型碳材料,人们对其结构和导电性研究比较少,对电学性能与其微观结构之间关系研究的更少,在国内尚未有文献报道,国外发表的相关文献也很少。本论文利用课题组自制的静电纺设备,在前人的研究基础上,分析了在静电纺丝过程中,质量分数、电压、针孔孔径、纺丝液中LiCl的含量、接受距离等参数对纤维直径及其离散度的影响。采用正交试验设计法,发现纺丝液的质量分数和纺丝液中LiCl的含量是影响纤维直径的最主要参数。经过优化,得到最佳静电纺丝工艺,制得直径细且离散度小的聚丙烯腈纳米纤维毡,为进行预氧化和炭化作准备。将直径细小且均匀的聚丙烯腈纳米纤维毡放到干燥鼓风箱中,通过调节功率改变预氧化的升温速度,从而研究了预氧化温度和升温速度对预氧化毡的结构和性能的影响,得到预氧化速度为5℃/min,预氧化温度为250℃时,得到的预氧化毡预氧化程度较完全,其结构和性能较优异。另外,本文以扫描电子显微镜、X射线衍射分和红外光谱为主要的表征手段,系统的研究了聚丙烯腈纳米纤维毡、预氧化毡和碳纳米纤维毡的表面形态,分析了静电纺丝、预氧化和炭化过程中,碳纳米纤维结构和性能的变化。最后,本文对碳纳米纤维的导电性进行了全面系统地研究。在炭化过程中,预氧化温度、升温速度和炭化温度对碳纳米纤维毡的面积电阻有不同程度的影响,通过正交分析,得到炭化温度对碳纳米纤维毡的导电性影响最为显著。本文随后对通过X衍射和拉曼光谱分析碳纳米纤维的结构,随着炭化温度的升高,碳纳米纤维微观结构参数(Lc和La)增大,碳纳米纤维的晶面层间距d002减小,同时碳纳米纤维毡的导电率升高。同时,分析发现碳纳米纤维的导电率与其微观结构参数有着密切相关。在Lc＜0.85nm时,碳纳米纤维的导电率缓慢增加,在Lc＞0.85nm时,碳纳米纤维毡的导电率迅速增加;碳纳米纤维微晶尺寸La与导电率呈线性关系。