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迄今最黑材料可吸收99.995%的入射光,有助发现系外行星
2019-12-01 18:04:52

根据物理学家网络13日的一份报告,中国和美国科学家今天报告说,他们开发了一种比以前最黑的材料暗10倍的材料。这种新材料由碳纳米管阵列制成,可以捕获99.995%的入射光,是历史上最黑的材料。

图片说明:工程师们开发了一种由碳纳米管制成的材料,这种材料比以前最黑的材料暗10倍。新材料将作为纽约证券交易所新展览设施的一部分展出。这个艺术装置被称为“虚荣的救赎”。科学家将这种新材料涂在一颗价值200万美元、重约16.78克拉的天然黄色钻石上。使用涂层后,通常耀眼的宝石“变成”一个扁平的黑色物体。资料来源:物理学家网络

研究作者之一、麻省理工学院航空航天教授布莱恩·瓦德尔(Brian waddell)表示,这种新材料不仅具有艺术表现力,还可能具有实用价值,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行(Cui Kehang)告诉《科学日报》,他和waddell最初并不打算设计超级黑色材料。他们试图在铝等导电材料上生长碳纳米管,希望能改善材料的电学和热学性能。

但崔克行(Cui Kehang)试图让碳纳米管在铝上生长时,遇到了麻烦:当铝暴露在空气中时,它会被氧化,氧化物会像绝缘体一样覆盖铝,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如小苏打和洗涤剂上种植碳纳米管。在测试盐时,崔克行注意到氯离子会侵蚀铝的表面并溶解其氧化层。

崔克行发现,如果铝箔浸泡在盐水中,氧化层可以去除。然后,他将铝箔转移到无氧环境中,以防止其再次氧化。最后,他将蚀刻好的铝放入反应器中,通过化学气相沉积法生长碳纳米管。

结果表明,在去除氧化物层后,它们可以允许碳纳米管在较低温度下(否则需要大约100摄氏度)在铝上生长。他们还发现碳纳米管和铝的结合显著改善了材料的热和电性能。

崔克行说:“但最让我们惊讶的是,这种新材料非常黑。对新材料光学反射率的测量表明,该材料从各个角度吸收的入射光大于99.995%”

研究人员还不完全确定这种新材料为何如此,但他们怀疑这可能与略微变黑的蚀刻铝和碳纳米管的结合有关。他们认为碳纳米管能够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,因此碳纳米管具有特殊的黑色。

他们计划进一步研究,找出新鲜材料为什么这么暗。(刘霞)

资料来源:《科学技术日报》

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