据清华大学官网报导,张如范课题组受自然界中结构色的启发,首次提出了利用结构致色实现碳纳米管彩色化的思路。课题组利用原子层沉积技术在碳纳米管纤维表面覆盖一层厚度仅为50~300纳米的二氧化钛(TiO2)致密涂层,即可使碳纳米管纤维表面呈现出鲜艳的颜色。作者深入研究碳纳米管纤维的致色机理,当入射光到达涂有TiO2层的碳纳米管纤维表面时,除了少部分光被吸收外,大部分入射光在TiO2层表面产生反射、散射或折射现象,由于TiO2与碳纳米管对可见光反射率与折射率的差异,TiO2层与碳纳米管纤维表面发生薄膜干涉,从而使包覆有TiO2层的碳纳米管纤维产生绚丽的颜色。通过调节氧化物种类和厚度,即可改变碳纳米管纤维表面的颜色。这种致色方法具有很好的普适性,可适用于任何类型的碳纳米管纤维;此外,除了TiO2,其他常见的氧化物(如氧化锌、氧化铝、氧化镁、氧化硅等)均可用作良好的结构致色涂层材料。该工作以研究长文形式发表在Science Advances上,题为Superdurableand fire-retardant structural coloration of carbon nanotubes。