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史上最黑物质:这种新材料能吸收99.96%光线

导读】近日,科学家们创造了“有史以来最黑的材料”——这种材料能吸收99.96%的光,比以前的任何材料都黑上十倍。

  近日,科学家们创造了“有史以来最黑的材料”——这种材料能吸收99.96%的光,比以前的任何材料都黑上十倍。

  为了证明该物质的黑度,麻省理工学院的研究人员在一颗价值160万英镑的钻石上覆盖了这种物质。

  这种高科技的“斗篷状”材料由碳纳米管(CNT)制成,生长在铝箔上,能够吸收99.96%的光线,使其成为有史以来最黑的材料。

  科学家们还不确定导致这种材料如此黑暗的机制,但相信这是由于碳纳米管和氯蚀刻铝的配对。

  碳纳米管是一种十分神奇的物质,它重量轻,六边形结构连接完美,具有许多异常的力学、电学和化学性能。例如它的弹性模量与金刚石相当,约为钢的5倍,密度却只有钢的1/6。

  2000年10月,美国宾州州立大学的研究人员称,碳纳米管的强度比同体积钢的强度高100倍,重量却只有后者的1/6到1/7。

  莫斯科大学的研究人员曾将碳纳米管置于1011 MPa的水压下(相当于水下10000米深的压强),由于巨大的压力,碳纳米管被压扁。撤去压力后,碳纳米管像弹簧一样立即恢复了形状,表现出良好的韧性。

  2018年,北京大学的研究人员成功使用碳纳米管制造出芯片的核心元器件——晶体管,其工作速度3倍于英特尔先进的14纳米商用硅材料晶体管,能耗只有其四分之一。

  而对于这次的发现,一些科学家表示,当纳米管被组装成垂直的“森林”时,几乎所有的光都能转化为热能。

  Brian Wardle教授说:“不同种类的碳纳米管森林都被认为是非常黑的,但是对于为什么这种物质是最黑的,却缺乏机械学上的理解。这需要进一步研究。”

  领导这项研究的麻省理工学院沃德尔(Wardle)教授与该校常驻艺术家迪姆特·斯特雷贝(Diemut Strebe)和前麻省理工学院博士后Kehang Cui合作,用这种新型超短碳纳米管材料为一颗16.78克拉的天然黄色钻石镶上了一层“隐形的衣服”。

  它发挥了惊人的效果,通常十分明亮的宝石完全融入了黑暗,看起来似乎不存在。

  但这项艺术实验也可能有实际用途,为太空望远镜提供了一种用于光学盲板的材料,以减少不必要的眩光。

  由于其光折射率低,因此可做到防杂散光的效果,让光线不会在望远镜胴管内部扩散,

  它甚至比纳米碳管黑体(vantablack)还要黑,奈米碳管黑体曾被认为是世界上最黑的物质,吸收高达99.965%的可见光波段电磁辐射。

  有趣的是,对着这样一种物体拍照,感觉就像照片被人为PS过、涂上了黑色块一样。

  沃德尔教授说:“非常黑的材料有光学和空间科学的应用,当然,艺术家们对黑色很感兴趣,这可以追溯到文艺复兴之前。”

  他补充说:“我们的材料比任何报道的都要黑10倍,但我认为最黑物质的头衔是一个会不断改变的目标。”

  “总有人会发现一种更黑的物质,最终我们将理解所有的潜在机制,并能够恰当地设计出最终的黑色。”

  研究结果发表在近日的ACS-Applied Materials and interface杂志上。

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