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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

2020-12-24 11:43| 发布者: lastday| 查看: 391| 评论: 0|来自: 科技日报

摘要: 中美科学家近日报告说,他们研制出了一种比之前最黑材料还要黑10倍的材料。新材料由碳纳米管(CNT)阵列制成,可捕获99.995%的入射光,是迄今为止最黑的材料。据美国物理学家组织网近日报道,研究作者说,这种新材料除了具有艺术表现力外,还可能具有实用价值,例如用于遮光罩中减少不必要的眩光;帮助太空望远镜发现系外行星等。研究 ...

中美科学家近日报告说,他们研制出了一种比之前最黑材料还要黑10倍的材料。新材料由碳纳米管(CNT)阵列制成,可捕获99.995%的入射光,是迄今为止最黑的材料。

据美国物理学家组织网近日报道,研究作者说,这种新材料除了具有艺术表现力外,还可能具有实用价值,例如用于遮光罩中减少不必要的眩光;帮助太空望远镜发现系外行星等。

研究人员介绍说,他和沃德尔最初并不打算设计一种超黑材料,他们正尝试让CNT在铝等导电材料上生长,希望借此提高材料的电学和热学性能。

但让CNT在铝上生长遇到了麻烦:铝暴露于空气中会被氧化,氧化物会覆盖铝,就像绝缘体一样,导致铝的导电和加热性能无法改善。于是,他开始寻找去除铝氧化层的方法,结果发现盐(氯化钠)可以解决。

当时,研究团队正尝试让CNT在盐和其他产品(如小苏打和洗涤剂等)上生长。在对盐进行测试时,研究人员注意到氯离子会侵蚀铝的表面并溶解其氧化层。如果把铝箔浸泡在盐水中,可以去除氧化层。然后,他将铝箔转移到无氧环境中,防止其再氧化;最后,他将蚀刻的铝放入反应器中,并通过化学气相沉积法来生长碳纳米管。

结果表明,去除氧化层后,他们能在更低温度下(否则需要100℃左右)让CNT在铝上生长。他们还发现,CNT与铝的“联姻”显著提高了材料的热学和电学性能。

研究人员说:“最令我们吃惊的是得到的新材料极黑,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都大于99.995%。”

研究人员目前还不能完全确定新材料为何会如此,但他们推测这可能与有点发黑的蚀刻铝与CNT相结合有关。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,反射回去的光微乎其微,因此碳纳米管具有特别的黑色。

他们计划做进一步研究,以厘清新材料为何如此黑。


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