色彩鮮艷的碳纖維織物

碳纖維在軍事、建筑、體育器材、儲(chǔ)能和基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。幾十年來(lái)，碳纖維的染色一直是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)晶度高，對(duì)染料的化學(xué)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(guó)的武漢紡織大學(xué)、湖北大學(xué)、蘇州大學(xué)及中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種方法，其采用結(jié)構(gòu)色代替化學(xué)顏料制備色彩鮮艷的碳纖維織物。結(jié)構(gòu)色是由于光照在微米、納米尺度的結(jié)構(gòu)上發(fā)生相互作用(如折射、漫反射、衍射或干涉等，譯者注)而產(chǎn)生的，因此研究人員能夠通過(guò)在黑色碳纖維上涂覆二氧化鈦(TiO2)層以產(chǎn)生顏色效應(yīng)。研究團(tuán)隊(duì)采用可行而有效的原子層沉積(ALD)技術(shù)，將TiO2涂敷在碳纖維上。由薄膜干涉產(chǎn)生的明快而均勻的結(jié)構(gòu)色，可以簡(jiǎn)便地通過(guò)控制碳纖維表面TiO2涂層的厚度而調(diào)節(jié)(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(guī)洗滌。此外，碳纖維染色后的力學(xué)性能僅略有下降。研究團(tuán)隊(duì)表示，這項(xiàng)研究成果除了為高科技織物提供更加時(shí)尚的顏色選擇外，還為采用ALD技術(shù)應(yīng)用于制備多功能TiO2納米結(jié)構(gòu)薄膜開(kāi)辟了另一條發(fā)展道路。