在碳纤维上造出五颜六色 碳纤维的生态着色

摘要

碳纤维因其优异的力学性能在高端制造领域应用广泛，但表面化学惰性限制了其界面结合性能和染色能力，制约了碳纤维制品的应用。最新研究采用原子层沉积技术，在碳纤维/织物表面构建非晶TiO2薄膜，制备出彩色碳纤维及其织物，为碳纤维的生态着色产业化打下基础。该研究由陈凤翔博士在湖北大学期间完成，并得到多位专家的支持。

正文

碳纤维因其特殊的力学性能广泛应用于高端制造行业，然而，碳纤维的类石墨结构使其表面呈化学惰性，表面能低，缺乏具有化学活性的官能团，界面结合性能差，这使得碳纤维与基体之间不能形成有效的界面耦合作用，界面强度下降，严重影响其力学性能。同时，由于与染料分子间低的化学键合作用，碳纤维难以染色，从而导致所开发的碳纤维制品色调过于单一，上述种种因素严重限制了碳纤维制品的应用。

该论文从仿生结构生色的思路出发，采用ALD技术在碳纤维/织物表面构建尺度各异的非晶TiO2薄膜，通过控制影响非晶TiO2薄膜的温度、压强以及时间等因素，制备成具有鲜艳色泽的彩色碳纤维及其织物。这一成果为碳纤维的生态着色的产业化奠定基础。

据悉，该论文是陈凤翔博士在湖北大学学习期间发表的第8篇SCI论文，也是其连续发表的第3篇高档次论文。该论文在准备过程中同时得到了苏州大学“千人计划”专家张克勤教授、中国科学院山西煤炭化学研究所覃勇研究员的大力帮助。

来源：http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.7b05139

Facile and Effective Coloration of Dye-Inert Carbon Fiber Fabrics with Tunable Colors and Excellent Laundering Durability