一种利用纳米涂层的碳纤维着色方法

彩色碳纤维的制备及表面形貌分析

碳纤维以其优异的力学性能、良好的热稳定性被广泛应用于航空航天、军事、汽车等领域。近年来，随着碳纤维生产技术的快速发展和生产成本的不断降低，其应用范围逐渐由军工领域扩展到民用领域，但碳纤维及其织物的黑色属性越来越难以满足人们对时尚化的需求，限制了其在可穿戴设备、智能织物、功能涂层等领域的应用。由于碳纤维表面的化学惰性使其难以采用传统染色技术进行染色，因此，碳纤维的着色一直是行业内巨大的挑战。

近期，武汉纺织大学徐卫林院士团队受自然界中生物体结构生色现象启发，利用原子层沉积技术，在碳纤维表面覆盖了一层超薄非晶态三氧化二铝（Al2O3）纳米涂层，通过改变Al2O3纳米层厚度和优化反应条件，碳纤维及其织物的颜色可以从黑色调到蓝色、棕黄色、黄色、绿色和紫色。

彩色碳纤维的光学特性

相比于传统染料和颜料，采用该方法制备的彩色碳纤维织物在强烈的紫外线照射、加速洗涤、摩擦、高温和低温处理中也表现出优异的色牢度和环境耐久性。

最重要的是，制备的彩色碳纤维及其织物还表现出优异的阻燃性能，并可以在酒精灯火焰中承受60 min的燃烧。

该研究不仅增加了碳纤维的结构和功能多样性，而且拓宽了其在极端环境和特殊应用场景中的应用范围，如新兴光学器件、隐身军事装备等。据悉，该项成果以“Full-Color Tunable and Highly Fire-retardant Colored Carbon Fibers”为题发表在Advanced Fiber Materials上。（来源：Advanced Fiber Materials）

彩色碳纤维的环境耐久性

彩色碳纤维的阻燃性能