碳纖維具備很多優點，例如重量輕、強度大等等，但它也存在一些缺點。科學家們一直在努力解決的一個問題是碳纖維在高溫下的燃燒，一個國際研究小組現在已經為這個問題找到了一個低成本和可擴展的解決方案 -- 在熔鹽中自我形成的保護涂層。

由于生產工藝的提升，碳纖維已經具有很強的抗熱性，能夠在高達 800°C(1472°F)的空氣中保持穩定。這使它非常適用于各種應用，從自行車架到汽車，到醫療設備，甚至是吉他。然而，當它被置于極端的溫度下時，可能會遇到麻煩，例如在航空航天工業中遇到的情況。在這種條件下，它與氧氣發生反應并燃燒，導致其結構和反過來其理想的品質迅速退化。

由 Yongfeng Lu 帶領，來自內布拉斯加大學林肯分校和法國波爾多凝聚態化學研究所的研究團隊嘗試攻關這個難題。Lu 表示：“碳纖維的一個弱點是，如果你有足夠高的溫度和氧氣存在，它們很容易被燒毀。如果我們能使它們不易燃，使它們在暴露于火中時不會燃燒，那將是令人興奮的”。

在開發更耐火的碳纖維上，此前科學家已經取得了一些進展，但是這些進展都涉及到昂貴的設備，步驟也非常復雜，并且可能會遇到不可預測的化學反應。這項新研究的作者想出了一個他們說是簡單而廉價的解決方案-- 從融化的鹽開始。

這個過程在 1800°F(982°C)下進行，一旦鹽的晶體被還原成液體，鈦和鉻的粉末被添加到混合物中，然后碳纖維被引入作為最后的修飾。由于熔融鹽混合物中材料的不同行為和反應，這導致了一種化學反應，從而形成了具有三個不同層次的保護層。

Lu 表示：“我們已經找到了一個配方，可以在單一狀態下形成三層。通過一次浸漬，我們可以得到三層涂層”。在實驗環境下對采用新涂層的碳纖維材質進行測試，被置于約 2200°F(1200°C)溫度和氧乙炔火炬的極端條件下，碳纖維在整個過程中成功地保持其結構。由碳化鉻和碳化鈦組成的三層涂層被發現比單層涂層提供更多的保護。

Lu 表示：“我們正試圖增加能夠將碳纖維與氧氣分離的表面層，這樣即使在高溫下，它們也不會被燒毀。碳纖維可以用在很多方面--編織成紡織品和建筑、飛機、電子設備的部件中--但如果它們是可燃的，那就會給系統帶來新的風險，并使這些應用受到很大限制”。

關鍵詞： 科學家 低成本 解決方案