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近期 ,在美國紐約證券交易所舉行了一次藝術品展覽活動。活動中一顆估價200萬美元,重16.78克拉的天然黃色鑽石(下圖左)成為了整個展覽關注的焦點。之所以這樣,並不是因為這顆鑽石有多麼的稀有昂貴,而是因為它的外表上被塗覆了一層特殊的材料(下圖右)。這種材料是一種新的碳納米管材料,是有記錄以來最黑的材料。
鑽石成為了焦點,但卻是一個「看不見」的焦點。
來自麻省理工學院的研究人員利用垂直排列的碳納米管(CNT)開發出了這種新型材料,根據測量,它比之前最黑的材料還要黑10倍。
黑色,不僅僅只有藝術家喜歡。尋找最黑的材料,一直是科學家研究的課題之一,他們一直希望找到理想中的黑色及其對應的材料。材料越黑,對光線的吸收就越好,因此在太陽能技術,天文觀測,紅外檢測以及軍事等領域都有著重要意義。
評判一種材料有多黑,可以參考它吸收光線的比例。為了方便對比,舉兩個例子:較早前,有人認為極樂鳥的羽毛是世界上最黑的物質,它們喉部下方的黑色羽毛能吸收99.95%的直射光線;後來科學家認為碳納米管可能才是世界上最黑的物質,它們能吸收99.9%的光線。
雖然同是碳納米管材料,麻省理工學院的研究人員開發出的這種新材料,對光線的吸收率達到了99.995%,能做到這一點,可以說相當驚人。
這種新型碳納米管材料的誕生,得益於研究人員在鋁箔上生長碳納米管的思路。研究過程中,他們遇到了難題,因為鋁箔上始終存在著一層鋁氧化物。這種氧化層不僅起著絕緣體的作用,同時阻止了電和熱的傳導。
為了去除這一層氧化物,研究人員發現了氯化鈉溶液。他們使用鹽和其他製劑,比如小蘇打和洗滌劑,氯離子會不斷侵蝕鋁的表面並溶解其氧化層。
鋁箔上的氧化層經過浸泡後被去除,研究人員隨後將鋁箔轉移到無氧環境中以防止再次氧化。最後,將鋁箔放入烤箱中,通過一種稱為化學氣相沉積的工藝,實現了碳納米管在鋁箔上的生長。
新型碳納米管材料誕生之後,研究人員對其光反射量進行了測試。他們發現,無論入射光角度如何,新材料的入射光吸收率均達到99.995%。
科學家們已經知道,不同種類的碳納米管材料都是具有極度黑色的物質,但是對於為什麼這種材料是最黑色的,一直不為人所知。探索碳納米材料極黑的原因,開發100%不反光的材料,仍需要科學家們不懈的努力
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