聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为一种多功能高分子材料，在碳纤维制备与改性领域的应用正不断拓展，其独特的结构与性能为优化碳纤维品质提供了关键支撑。从纺丝成型到复合材料界面调控，PVP 通过多重作用机制深度参与碳纤维性能提升的全过程，成为推动碳纤维材料向高性能、多元化发展的重要助剂。

在碳纤维纺丝环节，PVP 的助纺与分散作用尤为关键。无论是以聚丙烯腈（PAN）还是木质素为碳源，PVP 均能通过高分子链的缠绕特性增强纺丝液的粘度稳定性与弹性，减少静电纺丝过程中的断丝、毛丝现象。研究表明，当 PVP 与木质素质量比为 2:1 时，制备的纳米碳纤维膜形成丰富微孔结构，比表面积可达 614m²/g，为后续性能优化奠定基础。同时，PVP 的水溶性特点使其能与碳源均匀混合，且在后续工艺中可通过可控方式去除，不会引入杂质影响碳纤维纯度。

PVP 在碳纤维结构调控与功能优化中展现出优势。作为造孔剂，其添加比例直接影响碳纤维的孔隙特征，当 m (PVP)/m (PAN) 为 2:1 时，制备的含氮多孔纳米碳纤维比表面积达 190.8m²/g，在锂硫电池应用中表现出优异的容量保持率。此外，PVP 含有的氮元素在高温碳化过程中形成吡啶氮等活性位点，不仅提升碳纤维导电性，还能增强其对活性物质的吸附性能。在电容器电极材料制备中，以 PVP 为成碳高聚物可构建蜂窝多孔结构，为电荷存储提供充足活性位点，经 10000 次循环后电容保持率仍高达 98.4%。

在碳纤维复合材料界面优化方面，PVP 发挥着 “桥梁” 作用。碳纤维表面的化学惰性导致其与树脂结合力不足，而 PVP 通过疏水基团与碳纤维表面结合，同时借助极性基团增强与树脂的黏合力。东华大学的研究显示，利用 PVP 辅助改性碳纤维，无需强酸强碱处理即可使界面微脱粘强度提升至 58-61MPa，且单丝拉伸强度几乎无损失。在碳纤维增强聚合物中，PVP 修饰的石墨烯填料能改进分散性，使材料弯曲强度较纯复合材料提升 13.87%，为制造业提供了更耐用的轻量化材料选择。