一種利用納米涂層的碳纖維著色方法

彩色碳纖維的制備及表面形貌分析

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

近期，武漢紡織大學徐衛(wèi)林院士團隊受自然界中生物體結構生色現(xiàn)象啟發(fā)，利用原子層沉積技術，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)化反應條件，碳纖維及其織物的顏色可以從黑色調到藍色、棕黃色、黃色、綠色和紫色。

彩色碳纖維的光學特性

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構和功能多樣性，而且拓寬了其在極端環(huán)境和特殊應用場景中的應用范圍，如新興光學器件、隱身軍事裝備等。據(jù)悉，該項成果以“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