彩色碳纖維的制備及表面形貌分析

碳纖維以其優(yōu)異的力學(xué)性能、良好的熱穩(wěn)定性被廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、汽車等領(lǐng)域。近年來，隨著碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的快速發(fā)展和生產(chǎn)成本的不斷降低，其應(yīng)用范圍逐漸由軍工領(lǐng)域擴(kuò)展到民用領(lǐng)域，但碳纖維及其織物的黑色屬性越來越難以滿足人們對時(shí)尚化的需求，限制了其在可穿戴設(shè)備、智能織物、功能涂層等領(lǐng)域的應(yīng)用。由于碳纖維表面的化學(xué)惰性使其難以采用傳統(tǒng)染色技術(shù)進(jìn)行染色，因此，碳纖維的著色一直是行業(yè)內(nèi)巨大的挑戰(zhàn)。

近期，武漢紡織大學(xué)徐衛(wèi)林院士團(tuán)隊(duì)受自然界中生物體結(jié)構(gòu)生色現(xiàn)象啟發(fā)，利用原子層沉積技術(shù)，在碳纖維表面覆蓋了一層超薄非晶態(tài)三氧化二鋁（Al2O3）納米涂層，通過改變Al2O3納米層厚度和優(yōu)化反應(yīng)條件，碳纖維及其織物的顏色可以從黑色調(diào)到藍(lán)色、棕黃色、黃色、綠色和紫色。

彩色碳纖維的光學(xué)特性

相比于傳統(tǒng)染料和顏料，采用該方法制備的彩色碳纖維織物在強(qiáng)烈的紫外線照射、加速洗滌、摩擦、高溫和低溫處理中也表現(xiàn)出優(yōu)異的色牢度和環(huán)境耐久性。

最重要的是，制備的彩色碳纖維及其織物還表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性能，并可以在酒精燈火焰中承受60 min的燃燒。

該研究不僅增加了碳纖維的結(jié)構(gòu)和功能多樣性，而且拓寬了其在極端環(huán)境和特殊應(yīng)用場景中的應(yīng)用范圍，如新興光學(xué)器件、隱身軍事裝備等。據(jù)悉，該項(xiàng)成果以“Full-Color Tunable and Highly Fire-retardant Colored Carbon Fibers”為題發(fā)表在Advanced Fiber Materials上。（來源：Advanced Fiber Materials）

彩色碳纖維的環(huán)境耐久性

彩色碳纖維的阻燃性能