近日，武汉纺织大学省部共建纺织新材料与先进加工技术国家重点实验室徐卫林院士团队在国际顶级期刊自然系列子刊——《Nature Communications》上发表了题为“Color construction of multi-colored carbon fibers using glucose”的研究型学术论文。该研究中，徐卫林院士首次提出了一种以葡萄糖为碳源，基于原位自生长策略在碳纤维表面合成纳米尺度碳球的方法，实现了碳纤维织物的多色彩结构色构建。该论文的第一单位和通讯单位均为武汉纺织大学，徐卫林院士和夏良君博士为论文的通讯作者，论文的第一作者为国家重点实验室培养博士生周思婕。
碳纤维因其优异性能被广泛应用于航空航天、国防军工和汽车工业等领域。但是，碳纤维的高结晶度、化学惰性和黑色外观，使得其难以采用常规化学方法进行颜色构建，限制了碳纤维的应用领域。大自然为基于结构着色机制的人造结构设计提供了巨大的灵感，减少了纤维颜色构建对化学染色的依赖性。
徐卫林院士团队受自然界中孔雀背部羽毛中心绿色无角度依赖性结构色的启发，提出了一种在碳纤维表层原位自生长无序纳米球体以构建彩色碳纤维的方法。采用葡萄糖为碳源，通过一步法在碳纤维表面构筑了强界面牢度的纳米尺度碳球；基于纳米球体的米氏散射理论，利用前驱体溶液调控碳纤维表面生长的纳米球体平均粒径，实现了碳纤维的多色彩结构色构建；通过时域有限差分法模拟和计算，研究了纳米球体无序分布与碳纤维结构色之间的构效关系，进一步阐明了纳米球体的平均粒径与不同颜色之间的对应关系；利用彩色碳纤维束织造了彩色碳纤维织物，以期为实现低成本大规模制备具有优异颜色稳定性的彩色碳纤维织物提供理论支撑。
该研究特别鸣谢国家重点实验室陈凤翔教授为团队在结构色领域奠定的扎实基础，同时感谢国家重点实验室22级研究生王心玙、苏玲玲和郭健宏给与的支持与帮助。
点击量排行
发稿排行
