麻省理工学院的工程师开发了迄今为止“最黑的黑色”材料

对“脊椎抽打”表示歉意后,看来黑人确实可以变得更黑。

麻省理工学院的工程师今天报告说,他们已经煮出了一种比之前报道过的任何材料都黑10倍的材料。这种材料是由垂直排列的碳纳米管(CNTs)制成的。碳纳米管是碳的微观细丝,就像一片由小树组成的模糊森林,研究小组将其生长在氯腐蚀的铝箔表面。这种铝箔可以捕获99.96%以上的入射光,使其成为有史以来最黑的材料。

研究人员今天在《应用材料与界面》杂志上发表了他们的发现。作为纽约证券交易所(new York Stock Exchange)“虚荣的救赎”(the Redemption of Vanity)展览的一部分,他们还展示了这种斗篷般的材料。

艺术品,布莱恩·瓦尔德之间的协作,麻省理工学院航空航天教授和他的团队,中心和麻省理工学院艺术,科学,和技术艺术家Diemut Strebe,特点是来自西方LJ 16.78克拉的天然黄色钻石钻石,估计价值200万美元,而团队涂上新,ultrablack问材料。其效果引人注目:通常雕琢精美的宝石,呈现出扁平的黑色空洞。

沃德尔说,这种碳纳米管材料除了具有艺术表现力外,还可能具有实用价值,例如在光学眼罩中可以减少不必要的眩光,帮助太空望远镜发现环绕系外行星运行的物体。

沃德尔说:“非常黑的材料在光学和空间科学上都有应用,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。”“我们的材料比任何报道的都要黑10倍,但我认为最黑的是一个不断移动的目标。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。”

沃德尔论文的合著者是前麻省理工学院博士后崔克航,现为上海交通大学教授。

到空

沃德尔和崔并不打算设计一种超贫材料。相反,他们正在试验在铝等导电材料上生长碳纳米管的方法,以提高它们的电学和热学性能。

但是在试图在铝上生长碳纳米管时,Cui遇到了一个障碍:当铝暴露在空气中时,一层无处不在的氧化物覆盖在铝上。这种氧化物层起着绝缘体的作用,阻挡而不是传导电和热。当他想办法去除铝的氧化层时,崔发现了盐或氯化钠中的一种溶液。

当时,沃德尔的团队正在使用盐和其他食品储藏室产品,如小苏打和洗涤剂,来种植碳纳米管。在他们对盐的测试中,崔注意到氯离子正在侵蚀铝的表面并溶解其氧化层。

崔说:“这种蚀刻工艺对许多金属来说都很常见。”“例如,船只受到含氯海水的腐蚀。现在,我们正在利用这一过程为我们带来好处。”

崔发现,如果他把铝箔浸泡在盐水中,他可以去除氧化层。然后,他将铝箔转移到一个无氧环境中,以防止再氧化,最后,他将蚀刻的铝放入烤箱中,在那里,研究人员通过化学气相沉积的方法来生长碳纳米管。

通过去除氧化层,研究人员能够在铝上生长碳纳米管,其温度要比不这样做低得多,大约是100摄氏度。他们还发现,碳纳米管与铝的结合显著提高了材料的热学和电学性能——这是他们预期的发现。

令他们吃惊的是这种材料的颜色。

崔回忆说:“我记得我注意到,在碳纳米管生长之前,它是多么黑,然后在生长之后,它看起来甚至更黑。”“所以我想我应该测量样品的光学反射率。

沃德尔说:“我们的团队通常不关注材料的光学特性,但这项工作与我们与Diemut的艺术科学合作是同时进行的,所以在这个案例中,艺术影响了科学。”

沃德尔和崔已经为这项技术申请了专利,他们正在让任何艺术家都可以免费使用这项新的CNT技术来进行非商业艺术项目。

“生来就受虐待”

崔测量了材料反射的光量,不仅是从头顶直接反射,还从其他所有可能的角度反射。结果表明,该材料从各个角度吸收的入射光都大于99.995%。从本质上讲,如果材料中含有凹凸不平的东西,或者任何一种特征,无论从哪个角度看,这些特征都是看不见的,在黑色的虚空中变得模糊。

研究人员还不能完全确定造成这种材料不透明的机制,但他们怀疑这可能与蚀刻铝(有点发黑)与碳纳米管的结合有关。科学家们认为,碳纳米管的森林可以捕获并将大部分射入的光转化为热,反射回来的光很少,因此碳纳米管具有特别的黑色。

“不同品种的碳纳米管森林都是非常黑的,但是对于为什么这种材料是最黑的,缺乏机械上的理解。这需要进一步的研究。

这种材料已经引起了航空航天界的兴趣。没有参与这项研究的天体物理学家、诺贝尔奖得主约翰·马瑟正在探索用沃德尔的材料作为恒星阴影的基础的可能性。恒星阴影是一种巨大的黑色阴影,可以保护太空望远镜免受杂散光的照射。

“像照相机和望远镜这样的光学仪器必须消除不必要的眩光,这样你才能看到你想看到的东西,”马瑟说。“你想看到地球绕另一颗恒星运行吗?”我们需要非常黑的。这种黑色必须很坚硬才能承受火箭发射。旧的版本是脆弱的毛皮森林,但这些更像花盆里的擦洗器——是用来受虐待的。”

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:http://news.mit.edu/2019/blackest-black-material-cnt-0913

http://petbyus.com/13592/