碳纤维（CFs）具有优异的机械性能、良好的热稳定性和轻质等特点，被广泛应用于航空航天、军事、汽车和体育等各种尖端领域。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，而且碳纤维的可熟化性严重限制了其在高温和其他极端环境中的实际应用。

在此，武汉纺织大学徐卫林院士团队基于单层 flm 干涉策略，通过原子层沉积大规模制备了全色可调彩色碳纤维。在强紫外线照射、加速洗涤、摩擦、高温和低温处理等极端环境下，彩色碳纤维呈现出绚丽的色彩和优异的环境耐久性。彩色纤维素还具有优异的阻燃性能，可承受酒精灯灼烧 60 分钟。

研究团队将研究成果以“Full-Color Tunable and Highly Fire-retardant Colored Carbon Fibers”为题发表在《Advanced Fiber Materials》上。

图1 彩色碳纤维的制作和表面形态特征

图2 多彩纤维素的结构特征

图3  彩色碳纤维的光学特性

图4  不同 ALD 周期数下多彩碳纤维的超耐久性及其对多彩碳纤维机械和电气性能的影响

图5 彩色碳纤维的阻燃性能

结论：研究团队开发出了一种高效简便的策略，可基于 flm 干涉大规模制备全色可调且高度自由阻燃的彩色碳纤维。通过改变 ALD 纳米层的厚度和优化反应条件，研究团队能够将碳纤维的颜色从黑色调至蓝色、棕黄色、黄色、绿色和紫色。彩色碳纤维在强烈紫外线照射、加速洗涤、摩擦、高温和低温处理过程中均表现出优异的色牢度和环境耐久性。最重要的是，制备的有色碳纤维还表现出优异的阻燃性。

最重要的是，制备的彩色碳纤维还具有优异的阻燃性能，可以在酒精灯下燃烧 60 分钟。研究团队的发现阐明了有色碳纤维的多种功能和优势，这不仅增加了碳纤维的结构和功能多样性，还拓宽了其在极端环境和特殊应用场景中的应用范围，例如新兴光学设备和隐形军事装备。所提出的制造方法有望为未来功能性薄膜和器件领域的创新提供材料设计指导。

来源：carbontech