色彩鲜艳的碳纤维织物

碳纤维在军事、建筑、体育器材、储能和基础设施等领域有着广泛的应用前景。几十年来，碳纤维的染色一直是一个巨大的挑战，因为它们的结晶度高，对染料的化学亲和力不足，这意味着碳材料几乎总是黑色或深灰色。

近期，中国的武汉纺织大学、湖北大学、苏州大学及中国科学院山西煤炭化学研究所的研究团队开发出一种方法，其采用结构色代替化学颜料制备色彩鲜艳的碳纤维织物。结构色是由于光照在微米、纳米尺度的结构上发生相互作用(如折射、漫反射、衍射或干涉等，译者注)而产生的，因此研究人员能够通过在黑色碳纤维上涂覆二氧化钛(TiO2)层以产生颜色效应。研究团队采用可行而有效的原子层沉积(ALD)技术，将TiO2涂敷在碳纤维上。由薄膜干涉产生的明快而均匀的结构色，可以简便地通过控制碳纤维表面TiO2涂层的厚度而调节(图1)。

图1 彩色碳纤维织物

这种色彩涂料显示出非常好的色牢度，可以承受50次常规洗涤。此外，碳纤维染色后的力学性能仅略有下降。研究团队表示，这项研究成果除了为高科技织物提供更加时尚的颜色选择外，还为采用ALD技术应用于制备多功能TiO2纳米结构薄膜开辟了另一条发展道路。