大家都知道,黑色之所以看起来是黑色,那是因为黑色可以吸收不同颜色的光。如果该材质吸收光的能力越强的话,那么该材质看起来就越黑。
近日,来自 MIT 的研究团队就发现了目前为止在这个世界上最黑的材质。有多黑?它吸收光的能力达到了 99.995%。
数字看起来和厉害,但实际上有多黑?我们直接来看图好了。在下图的左半部分,是一颗闪闪发光的 16.78 克拉的天然黄钻石。而右半部分则是研究人员在这颗黄色钻石的表面涂上了这种黑色材质后的效果。
▲ 是不是像直接消失了?
事实上,最黑材质这个称号,此前是由英国 Surrey Nano Systems 公司所研发出的 Vantablack 材质所保有。这种材质约每平方厘米有十亿个紧密排列成束状的碳纳米管,吸收光的能力可以达到 99.96%。
在下面这个动图中,中间的黑色纸片是我们日常中普通黑色材料,右边则是 Vantablack。我们可以看到,当手电筒的光移到右边时,光几乎完全被吸收掉了。
而在下图当中,左半部分就像是被人用 PS 抠掉了一样。但实际上,左右两部分都是大小形状一模一样的面具,只不过左边那个涂上了上述所说的的 Vantablack。
如果只看正面的话,几乎看不出任何轮廓,看上去就像是平面一样。
上周举行的法兰克福车展中,BMW 官方就展示出了一台用 Vantablack 特殊涂装的 X6:The VBX6。
而 MIT 所新发现的材质,吸光能力还要比这种 Vantablack 材质强 10 倍,一举拿下了「最黑黑科技」的称号。
有意思的是,目前这种材质不仅还没有名字,连到底为什么会这么黑,研究人员都还没搞清楚。
你没看错,因为这玩意儿的诞生,完全就是个意外。MIT 的研究团队起初压根儿没有想过要去研究一种材质去争夺「最黑黑科技」的称号。他们原本想的是如何在导电材料表面涂层中塞入更多的垂直碳纳米管,以增强导电材质的电学和热学性能。
▲垂直束状碳纳米管
结果一不小心,就诞生出了这么一种超黑材料了。
虽然是个意外,但是这支团队也表示,既然研究出来也就别浪费了。他们会继续研究这种材料的实际应用,包括用于制作天文望远镜的遮光罩,以减少杂乱光信号对天文望远镜发现新星体工作的影响。
图片来自:Phys.org
“纳米碳管黑体”为什么被称为世界上最黑的东西?
纳米碳管黑体,即碳纳米管黑体(Vantablack)是目前已知最黑的物质之一,由垂直排列生成的碳纳米管组成,常温下本体不发射可见光,而且吸收最高达99.965%的可见光波段电磁辐射。因为当光线入射碳纳米管黑体时几乎不会反射出去,而是会局限于管壁之中不断偏折,直到最后转换成热能为止。
理论上除了能吸收所有东西(包含光)的黑洞之外,世界上最黑的人造物质就属纳米碳管黑体。所谓最黑,意味着没有任何光可以反射。
最早的纳米碳管黑体材料是英国Surrey Nanosystems公司研发的Vantablack ,它能够吸收99.965%的入射可见光,其中包含紫外线及远红外线。若在军事上使用,涂在军用设备表面,雷达上什么都不会看到,另外如果把坦克涂上Vantablack,俯视或正视你都只能看到一个黑色剪影。
有意思的是Vantablack在艺术上的使用权被安尼施·卡普尔独占,就是那个做芝加哥千禧公园“豆荚”雕塑的艺术家。
艺术界为之哗然,幸运的是最近美国一家公司开发了自己的纳米碳管黑体颜料“Singularity Black",他们宣布任何人都可使用它。
2017年8月份艺术家Jason Chase发表了用Singularity Black黑色进行创作的艺术作品《Black Iron Ursa》。
世界上什么东西最黑?
英国科学家利用蚀刻技术,用硝酸浸泡含有适量磷元素的镍合金,制造出光线反射率极低的超黑色表面材料,这是世界上已知最黑的物质。据最新一期英国《新科学家》杂志报道,英国国家物理实验室研制的这种超黑材料,可用于制造精密光学仪器,其反射率比目前光学仪器上用于降低反射率的黑漆还要低10倍到20倍。
用化学方法蚀刻镍磷合金使物体表面反射率下降、颜色变黑,这种设想已有约20年历史,但以前的尝试都不太成功。英国科学家用电子显微镜检查了几百种合金板的表面,发现镍磷合金中含磷量对蚀刻后表面结构有很大影响。
科学家将需要处理的物体浸在硫酸镍和次磷酸钠溶液中5小时左右,使表面生成镍磷合金的镀层,然后将物体浸在硝酸中几秒钟。如果镀层中含磷量在5%-7%之间,蚀刻后的物体表面会布满微小的坑,反射率最低,可形成迄今所知的最黑的物体表面。如果含磷量高于8%,表面就会形成微小石笋状结构,反射率增高。
这种超黑物体表面对吸收特定入射角度的光特别有效,如果入射光角度合适,物体表面光反射率可低于0.35%。与之相比,目前光学仪器所用的黑漆光反射率为2.5%。当入射角度为45度时,超黑物体表面的光反射率只相当于黑漆的1/25。
科学家认为,用这种技术可在金属、陶瓷等多种材料表面形成超黑镀层。它在低温条件下不易开裂,与黑漆相比更适用于在外层空间工作的仪器,可望用于帮助改善哈勃太空望远镜的图像质量。
参考资料:http://www.shkp.org.cn/kjxw/clkx/2006-07-24/1153728727d8435.shtml