碳纖維為什么只有黑色的？

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　　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。
　　這當然是一句調侃（tiáo kǎn )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事。
　　碳(C)纖維為什么是黑色的最慣常的說法是，碳纖維是碳材料(Material)，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。碳纖維配件一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。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。就像我們說動物，我們沒有辦法說動物的身高、體重這種屬性(property)，只有具體到其中一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。 123456
　　其次，并不是所有碳(C)材料(Material)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(化學式C )、碳纖維大相徑庭。以至于常人很難把金剛石歸結為碳材料的范疇(category)。這里面顏色的差異就隱藏在組成碳材料原子的排列結構上。
　　物質表現出不同的顏色，其原理在今天已經非常了解了，當物質(分子或離子)吸收了相當可見光能量的電磁輻射后，就會表現出被人眼所能覺察到的顏色。所以物質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(xuanze)性吸收的結果。而表現為黑色的碳(C)材料(Material)，就是因為它吸收了所有波長可見光，所以表現為黑色。
　　表現為黑色的碳(C)材料，如石墨(化學式C )、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構。
　　在元素周期表中，C排在第6位，原子核外有6個電子，按照電子排列規則，C原子最外層有4個自由電子，需要與其他電子組合成（解釋:由幾個部分合并成一個整體)化合建才能達到穩定狀態。而石墨微晶結構中，1個碳(C)原子(化學式:C) 與周圍3個碳原子形成共價鍵，組成六邊形網格結構，這種六元網格結構堆垛起來，形成石墨微晶結構。

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　　C原子4個自由電子中，除了形成化學鍵的3個電子，剩余1個自由電子，游離在六元網格上，與所有的自由電子形成一個覆蓋（Cover)在六元網格上的大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，使石墨結構具有很好的導電性，這也是石墨、碳(C)纖維等碳材料可以導電的原理。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠超過同體積同重量的金屬材質。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業領域有著廣泛的應用。也正是因為如此，此前世界上碳纖維技術發達的國家（美國、德國、日本、韓國），對于向中國輸出碳纖維產品和技術，保持著極其謹慎的態度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進口，還受到發達國家的嚴格控制。
　　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(化學式C )六元網格結構還不足以將所有顏色波長可見光吸收，多層石墨六元網格結構的堆垛，才能使石墨微晶結構表現為黑色。 本文來自123
　　而金剛石材料(Material)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。光線照射進來被折射一圈之后，又被折射出去，所以表現為晶瑩剔透的無色。同時沒有自由移動的自由電子，就沒有導電的可能，所以，金剛石不能導電。
　　上帝給了黑色的外表，它卻想創造多彩的生活。尤其是汽車改裝領域，人們癡迷于碳(C)纖維紋路的科技感外觀，卻又煩惱顏色太單一。有些腦子活絡的商人，看準用戶的這一需求，發明了具有碳纖維紋路的貼膜，來豐富（plump)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，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。甚至有非常多不良廠商，將玻璃纖維染上黑色，冒充碳纖維，來欺騙不明就里的用戶。 本文來自123
　　混編得來的顏色往往不能盡如人意，也有廠商考慮在碳(C)纖維表面鍍一層金屬涂層，來達到改變顏色的目的，或者在與碳纖維復合的樹脂內加入一些著色劑來改變外觀。碳纖維配件“外柔內剛”，質量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。蘋果公司就采用一種叫做 ;scrim ;的涂層，來給碳纖維上色。
　　市場(shì chǎng)的刺激在緩步進行，技術的發展總有個過程，當碳(C)纖維提供給人更強、更輕的屬性(property)后，下一步可能就是更炫。
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