色彩鮮艷的碳纖維織物

碳纖維在軍事、建筑、體育器材、儲能和基礎設施等領域有著廣泛的應用前景。幾十年來，碳纖維的染色一直是一個巨大的挑戰，因為它們的結晶度高，對染料的化學親和力不足，這意味著碳材料幾乎總是黑色或深灰色。

近期，中國的武漢紡織大學、湖北大學、蘇州大學及中國科學院山西煤炭化學研究所的研究團隊開發出一種方法，其采用結構色代替化學顏料制備色彩鮮艷的碳纖維織物。結構色是由于光照在微米、納米尺度的結構上發生相互作用(如折射、漫反射、衍射或干涉等，譯者注)而產生的，因此研究人員能夠通過在黑色碳纖維上涂覆二氧化鈦(TiO2)層以產生顏色效應。研究團隊采用可行而有效的原子層沉積(ALD)技術，將TiO2涂敷在碳纖維上。由薄膜干涉產生的明快而均勻的結構色，可以簡便地通過控制碳纖維表面TiO2涂層的厚度而調節(圖1)。

圖1 彩色碳纖維織物

這種色彩涂料顯示出非常好的色牢度，可以承受50次常規洗滌。此外，碳纖維染色后的力學性能僅略有下降。研究團隊表示，這項研究成果除了為高科技織物提供更加時尚的顏色選擇外，還為采用ALD技術應用于制備多功能TiO2納米結構薄膜開辟了另一條發展道路。