本报讯（见习记者李思辉）“创造五彩斑斓的黑”这句设计行业中常用的调侃正在成为现实。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陈凤翔博士，与清华大学张如范副教授合作，首次制备出彩色碳纳米管纤维，解决了长期以来碳纳米管难以彩色化和易燃的难题，显著提升了其性能优势。相关研究成果近日发表于《科学进展》。
研究人员介绍，作为明星材料，碳纳米管被认为是制备超强纤维、透明导电膜、下一代碳基芯片等的候选材料。然而，碳纳米管的两个固有特性严重限制了其性能提升和应用范围。第一，碳纳米管因对可见光的超强吸收能力，被认为是世界上最黑的材料，并且由于其表面高度结晶性以及化学惰性，无法用常规方法对其进行化学染色。第二，作为一种典型的碳材料，碳纳米管的易燃特性严重限制了它们在飞行器外壳、武器装备等众多涉及高温有氧环境的装备应用。
研究团队受自然界中结构色的启发，通过原子层沉积技术在碳纳米管纤维表面覆盖非晶无机氧化物薄膜，利用薄膜干涉原理实现碳纳米管的结构致色。通过调节非晶无机氧化物薄膜的厚度，即可改变碳纳米管纤维表面的颜色。相比于传统染料和颜料，以无机氧化物薄膜涂层为基础的碳纳米管颜色耐久性更强，可经受2000次洗涤和10个月以上的高强度紫外线照射。所制备的彩色碳纳米管纤维阻燃性能提升。与着火后容易烧毁的纯碳纳米管相比，彩色碳纳米管纤维在接触火焰8小时后仍不燃烧，并能保持结构的完整性。
以往高性能碳基纤维材料应用于航空航天、军工领域，对着色要求不高。近年来，随着材料成本的下降，碳基纤维材料向民用扩展，应用于跑车、体育用品、保暖服饰等领域，但产品均为黑色。彩色碳纳米管纤维的制备有望提升这一明星材料在柔性可穿戴设备、智能织物、功能涂层等众多领域的应用，满足消费者对视觉美的更高追求。
中国科学报：https://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2022/12/372473.shtm
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