如果有人問碳纖維有什么愿望，我想它肯定會說想拍一張彩色照片。

    這當(dāng)然是一句調(diào)侃的話，不過也正說明了碳纖維的顏色太單一，只有黑色的可選。上帝給了碳纖維黑色的外觀，它卻想創(chuàng)造多彩的生活。所以，有人開始在碳纖維的顏色上下起了功夫。今天這篇文章簡單聊一聊碳纖維顏色那點(diǎn)事。

    碳纖維為什么是黑色的？最慣常的說法是，碳纖維是碳材料，碳元素本來就是黑色的，所以碳纖維就是黑色的嘛。

    這里有兩個錯誤，首先碳元素是沒有顏色之說的。元素是一個抽象出來的，用來分類的概念，它是一類原子的總稱，并沒有所謂的宏觀性質(zhì)。就像我們說動物，我們無法說動物的身高、體重這種屬性，只有具體到某種動物或者某一個體才能使用。所以，我們只有具體到哪種碳材料，才能說是什么顏色的。

    其次，并不是所有碳材料都是黑色的。金剛石也是碳材料，晶瑩剔透、光彩奪目，跟常見的石墨、碳纖維大相徑庭。以至于常人很難把金剛石歸結(jié)為碳材料的范疇。這里面顏色的差異就隱藏在組成碳材料原子的排列結(jié)構(gòu)上。

    碳材料由碳原子按照一定規(guī)律排列出來的。不同的排列方式，表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。即使是相同的元素，排列不同，表現(xiàn)的性質(zhì)也會天差地別。金剛石是世界上硬度最高的物質(zhì)，而同樣是碳材料的石墨卻很柔軟，在紙上摩擦就能留下明顯的黑色“足跡”，也被用來做鉛筆的筆芯。

    物質(zhì)表現(xiàn)出不同的顏色，其原理在今天已經(jīng)非常了解了，當(dāng)物質(zhì)（分子或離子）吸收了相當(dāng)可見光能量的電磁波后，就會表現(xiàn)出被人眼所能覺察到的顏色。所以物質(zhì)之所以具有不同的顏色，這是因為它對不同的波長的可見光具有選擇性吸收的結(jié)果。而表現(xiàn)為黑色的碳材料，就是因為它吸收了所有波長可見光，所以表現(xiàn)為黑色。

    表現(xiàn)為黑色的碳材料，如石墨、碳纖維、不定性碳等，之所以吸收所有的顏色的可見光，主要是因為含有石墨微晶這種結(jié)構(gòu)。

    在元素周期表中，C排在第6位，原子核外有6個電子，按照電子排列規(guī)則，C原子最外層有4個自由電子，需要與其他電子組合成化合建才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。而石墨微晶結(jié)構(gòu)中，1個碳原子與周圍3個碳原子形成共價鍵，組成六邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，這種六元網(wǎng)格結(jié)構(gòu)堆垛起來，形成石墨微晶結(jié)構(gòu)。

    C原子4個自由電子中，除了形成化學(xué)鍵的3個電子，剩余1個自由電子，游離在六元網(wǎng)格上，與所有的自由電子形成一個覆蓋在六元網(wǎng)格上的大π鍵，這層自由電子可以自由移動，在加載電壓之后，可以定向移動，使石墨結(jié)構(gòu)具有很好的導(dǎo)電性，這也是石墨、碳纖維等碳材料可以導(dǎo)電的原理。

    這層自由電子，就像一個大海綿，吸收各種顏色波長可見光能量。不過單層石墨六元網(wǎng)格結(jié)構(gòu)還不足以將所有顏色波長可見光吸收，多層石墨六元網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的堆垛，才能使石墨微晶結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為黑色。

    而金剛石材料中1個碳原子與周圍4個碳原子形成共價鍵，沒有可以自由移動的電子，不吸收任何可見光。光線照射進(jìn)來被折射一圈之后，又被折射出去，所以表現(xiàn)為晶瑩剔透的無色。同時沒有自由移動的自由電子，就沒有導(dǎo)電的可能，所以，金剛石不能導(dǎo)電。

    上帝給了黑色的外表，它卻想創(chuàng)造多彩的生活。尤其是汽車改裝領(lǐng)域，人們癡迷于碳纖維紋路的科技感外觀，卻又煩惱顏色太單一。有些腦子活絡(luò)的商人，看準(zhǔn)用戶的這一需求，發(fā)明了具有碳纖維紋路的貼膜，來豐富外觀。也有的廠商琢磨如何給碳纖維添加不同的顏色。

    可是碳纖維表面并沒有活性基團(tuán)，很難用染色劑染色。通常廠商將碳纖維與其他顏色纖維，如芳綸、玄武巖、玻纖等混編，來制造不同顏色的織物。甚至有很多不良廠商，將玻璃纖維染上黑色，冒充碳纖維，來欺騙不明就里的用戶。

    混編得來的顏色往往不能盡如人意，也有廠商考慮在碳纖維表面鍍一層金屬涂層，來達(dá)到改變顏色的目的，或者在與碳纖維復(fù)合的樹脂內(nèi)加入一些著色劑來改變外觀。2007年蘋果公司就采用一種叫做“scrim”的涂層，來給碳纖維上色。

    市場的刺激在緩步進(jìn)行，技術(shù)的發(fā)展總有個過程，當(dāng)碳纖維提供給人更強(qiáng)、更輕的屬性后，下一步可能就是更炫。

    這真是一個看臉的時代，不是嗎？

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責(zé)任編輯：龐雪潔

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