Do mật độ thấp, độ bền cao, độ dẻo dai cao, tính linh hoạt cao, độ dẫn điện cao, hệ số giãn nở nhiệt thấp và các đặc tính đa chức năng khác, sợi ống nano carbon được coi là nguyên liệu thô quan trọng để chế tạo siêu sợi, vật liệu dẫn điện trong suốt. , chip dựa trên carbon thế hệ tiếp theo và có những ứng dụng tiềm năng lớn trong các lĩnh vực thiết bị đeo thông minh, hàng không vũ trụ, quốc phòng và công nghiệp quân sự.

Tuy nhiên, do khả năng hấp thụ mạnh ánh sáng khả kiến ​​nên ống nano carbon được coi là vật liệu đen nhất thế giới, bề mặt của nó có độ tinh thể cao và trơ về mặt hóa học nên không thể sử dụng các phương pháp thông thường để nhuộm hóa học, dẫn đến Màu đen đơn điệu của nó không thể đáp ứng yêu cầu của các sản phẩm thời trang, điều này hạn chế rất nhiều ứng dụng của nó trong lĩnh vực thiết bị đeo linh hoạt, vải thông minh, v.v. Ngoài ra, là một vật liệu carbon điển hình, ống nano carbon rất dễ cháy trong môi trường hiếu khí ở nhiệt độ cao, điều này cũng hạn chế ứng dụng của nó trong ngành hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác ở mức độ lớn.

Gần đây, nhóm nghiên cứu của Đại học Thanh Hoa đã đạt được bước đột phá quan trọng trong việc điều chế có thể kiểm soát được sợi ống nano carbon màu hiệu suất cao và lần đầu tiên đã điều chế được sợi ống nano carbon màu. Sợi ống nano này có khả năng chống cháy và độ bền tuyệt vời, giúp giải quyết vấn đề tồn tại lâu nay là ống nano carbon khó tạo màu và dễ cháy, cải thiện đáng kể lợi thế về hiệu suất và mở rộng lĩnh vực ứng dụng.

Lấy cảm hứng từ màu sắc cấu trúc trong tự nhiên, các nhà nghiên cứu lần đầu tiên đề xuất ý tưởng sử dụng nguyên lý tạo màu cấu trúc để hiện thực hóa màu sắc của ống nano carbon. Sử dụng công nghệ lắng đọng lớp nguyên tử để phủ một lớp phủ dày đặc titan dioxide (TiO2) có độ dày chỉ 50 ~ 300nm trên bề mặt sợi ống nano carbon có thể làm cho bề mặt sợi ống nano carbon có màu sắc tươi sáng. Qua nghiên cứu cơ chế tạo màu của sợi ống nano carbon, người ta thấy rằng khi ánh sáng tới chạm tới bề mặt sợi ống nano carbon phủ lớp TiO2, phần lớn ánh sáng tới tạo ra sự phản xạ, tán xạ hoặc khúc xạ trên bề mặt lớp TiO2, ngoại trừ điều đó. một phần nhỏ của nó được hấp thụ. Do sự khác biệt giữa hệ số phản xạ và chỉ số khúc xạ của ánh sáng khả kiến ​​giữa TiO2 và ống nano carbon nên lớp TiO2 và bề mặt sợi ống nano carbon có sự giao thoa màng mỏng, nhờ đó, sợi ống nano carbon được phủ lớp TiO2 tạo ra màu sắc rực rỡ. Bằng cách thay đổi loại và độ dày của các oxit (như oxit kẽm, oxit nhôm, oxit magiê, oxit silicon, v.v. ngoài TiO2), có thể đạt được sự thay đổi màu sắc của bề mặt sợi ống nano carbon. Phương pháp này có tính phổ biến tốt và có thể áp dụng cho bất kỳ loại sợi ống nano cacbon nào.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng sợi ống nano carbon màu có các đặc tính tuyệt vời: thứ nhất, có liên kết hóa học giữa lớp phủ oxit và bề mặt của sợi ống nano carbon, khiến nó có độ bám dính mạnh; Màu sắc cấu trúc của ống nano carbon dựa trên lớp phủ oxit cho thấy độ bền siêu cao, có thể chịu được 2000 lần giặt và bức xạ cực tím cường độ cao trong hơn 10 tháng; Sợi ống nano carbon được phủ lớp oxit có khả năng chống cháy đáng kể. So với sợi ống nano carbon nguyên chất, chúng vẫn không cháy sau 8 giờ tiếp xúc với ngọn lửa và có thể duy trì cấu trúc hoàn chỉnh. Ngoài ra, lớp phủ oxit ít ảnh hưởng đến tính chất điện và cơ học ban đầu của sợi ống nano carbon.

Loại công nghệ tạo màu cấu trúc ống nano carbon này dựa trên lớp phủ oxit vô cơ cải thiện đáng kể các đặc tính bên trong của ống nano carbon và mở rộng hiệu quả các lĩnh vực ứng dụng của chúng. Nghiên cứu liên quan đã được công bố về "tiến bộ khoa học" với tiêu đề "màu sắc cấu trúc siêu bền và chống cháy của ống nano carbon".