受生物启发的分层组装技术：在玄武岩纤维上结合丝素纳米颗粒和PDMS材料，以实现航空航天复合材料鲜明的色彩表现与极强的环境耐性

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Bioinspired hierarchical assembly of silk fibroin nanoparticles and PDMS on basalt fibers for vivid coloration and extreme environment resistance in aerospace composites

　　

摘要

玄武岩纤维（BFs）因其优异的性能而受到广泛关注；然而，它们表面光滑且化学性质惰性，限制了其在需要视觉识别和多功能性应用中的使用。因此，提高其色彩吸引力和功能性具有实际意义。在这项研究中，我们开发了一种有效的策略来制造色彩鲜艳的疏水性BF织物。首先，采用非溶剂诱导的相分离方法将丝胶（SF）转化为纳米颗粒，并将其沉积在BF表面。随后，在乙醇/水体系中使用酸性染料进行染色，并研究了其作用机制。最后，通过高温固化聚二甲基硅氧烷涂层在样品表面形成疏水层。实验结果表明，60 wt%的丝胶浓度可实现最佳的沉积效果。当乙醇浓度为98%时，染色织物的颜色强度最高。表面功能化处理后，样品的水接触角约为120°。极端环境测试显示，涂有聚二甲基硅氧烷并含有SF纳米颗粒的玄武岩织物（PDBS）在反复的高低温循环（从150°C到-196°C）和强烈的紫外线照射下仍能保持鲜艳的色彩和结构完整性，这些特性对于太空相关应用至关重要。这种色彩持久性与耐恶劣环境的结合使PDBS织物成为航空航天领域的理想材料，适用于深空探索识别、宇航员防护织物和柔性航天器覆盖层。该策略不仅为BFs提供了鲜艳着色的新方法，还在极端环境中实现了令人满意的色彩持久性，从而扩展了它们在航空航天及其他高科技领域的应用潜力。

图形摘要

玄武岩纤维（BFs）因其优异的性能而受到广泛关注；然而，它们表面光滑且化学性质惰性，限制了其在需要视觉识别和多功能性应用中的使用。因此，提高其色彩吸引力和功能性具有实际意义。在这项研究中，我们开发了一种有效的策略来制造色彩鲜艳的疏水性BF织物。首先，采用非溶剂诱导的相分离方法将丝胶（SF）转化为纳米颗粒，并将其沉积在BF表面。随后，在乙醇/水体系中使用酸性染料进行染色，并研究了其作用机制。最后，通过高温固化聚二甲基硅氧烷涂层在样品表面形成疏水层。实验结果表明，60 wt%的丝胶浓度可实现最佳的沉积效果。当乙醇浓度为98%时，染色织物的颜色强度最高。表面功能化处理后，样品的水接触角约为120°。极端环境测试显示，涂有聚二甲基硅氧烷并含有SF纳米颗粒的玄武岩织物（PDBS）在反复的高低温循环（从150°C到-196°C）和强烈的紫外线照射下仍能保持鲜艳的色彩和结构完整性，这些特性对于太空相关应用至关重要。这种色彩持久性与耐恶劣环境的结合使PDBS织物成为航空航天领域的理想材料，适用于深空探索识别、宇航员防护织物和柔性航天器覆盖层。该策略不仅为BFs提供了鲜艳着色的新方法，还在极端环境中实现了满意的色彩持久性，从而扩展了它们在航空航天及其他高科技领域的应用潜力。

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