迄今最黑材料可吸收99.995%入射光

2019年09月17日09:11  來源:科技日報
 

  科技日報北京9月16日電 (記者劉霞)中美科學家近日報告說,他們研制出了一種比之前最黑材料還要黑10倍的材料。新材料由碳納米管(CNT)陣列制成,可捕獲99.995%的入射光,是迄今為止最黑的材料。

  據美國物理學家組織網近日報道,研究作者之一、麻省理工學院(MIT)航空航天教授布萊恩·沃德爾說,這種新材料除了具有藝術表現力外,還可能具有實用價值,例如用於遮光罩中減少不必要的眩光﹔幫助太空望遠鏡發現系外行星等。

  最新研究合作者、上海交通大學材料科學與工程學院副教授崔可航對科技日報記者介紹說,他和沃德爾最初並不打算設計一種超黑材料,他們正嘗試讓CNT在鋁等導電材料上生長,希望借此提高材料的電學和熱學性能。

  但讓CNT在鋁上生長遇到了麻煩:鋁暴露於空氣中會被氧化,氧化物會覆蓋鋁,就像絕緣體一樣,導致鋁的導電和加熱性能無法改善。於是,他開始尋找去除鋁氧化層的方法,結果發現鹽(氯化鈉)可以解決。

  當時,沃德爾團隊正嘗試讓CNT在鹽和其他產品(如小蘇打和洗滌劑等)上生長。在對鹽進行測試時,崔可航注意到氯離子會侵蝕鋁的表面並溶解其氧化層。

  崔可航發現,如果把鋁箔浸泡在鹽水中,可以去除氧化層。然后,他將鋁箔轉移到無氧環境中,防止其再氧化﹔最后,他將蝕刻的鋁放入反應器中,並通過化學氣相沉積法來生長碳納米管。

  結果表明,去除氧化層后,他們能在更低溫度下(否則需要100℃左右)讓CNT在鋁上生長。他們還發現,CNT與鋁的“聯姻”顯著提高了材料的熱學和電學性能。

  崔可航說:“最令我們吃驚的是得到的新材料極黑,對新材料光學反射率的測量表明,該材料從各個角度吸收的入射光都大於99.995%。”

  研究人員目前還不能完全確定新材料為何會如此,但他們推測這可能與有點發黑的蝕刻鋁與CNT相結合有關。他們認為,碳納米管可以捕獲大部分入射光並將其轉化為熱,反射回去的光微乎其微,因此碳納米管具有特別的黑色。

  他們計劃做進一步研究,以厘清新材料為何如此黑。

(責編:趙竹青、喬雪峰)

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