迄今为止 最暗的材料可以吸收99.995%的入射光
2020-05-07 16:56:00 来源:科技日报
北京,9月16日(记者刘霞)——中国和美国科学家最近报道,他们已经开发出一种比以前最黑的材料暗10倍的材料。这种新材料是由碳纳米管阵列制成的,它能捕获99.995%的入射光,是迄今为止最黑的材料。
根据美国物理学家组织网络最近的一份报告,该研究的作者之一、麻省理工学院(MIT)航空航天学教授布莱恩瓦德尔说,这种新材料除了艺术表现外,还可能有实用价值,比如减少遮光板中不必要的眩光。帮助太空望远镜发现业余恒星。
最新的研究合作者、上海交通大学材料科学与工程学院副教授崔克航告诉《科学日报》,他和瓦德尔最初并没有计划设计一种超级黑色材料。他们正试图在铝等导电材料上生长碳纳米管,希望能改善这种材料的电学和热学性能。
然而,碳纳米管在铝上的生长遇到了麻烦:铝暴露在空气中会被氧化,氧化物会覆盖铝,就像绝缘体一样,导致铝的导电性和加热性能无法提高。因此,他开始寻找去除氧化铝层的方法,并发现盐(氯化钠)可以解决。
当时,waddell团队正试图在盐和其他产品上增加碳纳米管,如小苏打和洗涤剂。当测试盐时,崔克航注意到氯离子会侵蚀铝的表面并溶解其氧化层。
崔克航发现,如果铝箔浸泡在盐水中,氧化层可以被去除。然后,他将铝箔转移到无氧环境中,以防止其再次氧化。最后,他将蚀刻后的铝放入反应器中,通过化学气相沉积法生长碳纳米管。
结果表明,去除氧化层后,碳纳米管可以在较低的温度(约100)下在铝表面生长。他们还发现碳纳米管和铝之间的“结合”显著改善了材料的热和电性能。
崔克航说:“最让我们吃惊的是,新材料非常黑。对新材料光学反射率的测量表明,材料从各个角度吸收的入射光大于99.995%”
研究人员还不能完全确定这种新材料为何如此,但他们推测这可能与轻微变黑的蚀刻铝和碳纳米管的结合有关。他们认为碳纳米管可以捕获大部分入射光并将其转化为热量,反射回来的光非常小,所以碳纳米管有一种特殊的黑色。
他们计划做进一步的研究,找出为什么新鲜材料如此黑暗。