麻省理工学院(MIT)近日宣布,成功研发出一种比之前任何一款黑色材料都要再黑上10倍的新材料。这种材料的出现,不仅为科学界带来了新的研究突破,也为艺术界提供了无限的可能性。
新材料的诞生
这种新材料是由垂直排列的碳纳米管(CNTs)制成的。碳纳米管是一种微小的碳丝,研究人员在氯腐蚀过的铝箔表面上使其生长,从而使这种铝箔至少能吸收99.995%的入射光,成为有史以来最黑的材料。
这项研究的论文发表在最新一期的ACS Applied Materials and Interfaces杂志上。与此同时,利用这种最黑的材料设计而成的艺术品——“虚荣的救赎(the Redemption of Vanity)”也展览于纽约证券交易所中。
艺术与科学的结晶
这颗名为“虚荣的救赎”的艺术品,由麻省理工学院艺术、科学和技术中心(MIT Center for Art, Science, and Technology Artist in Residence Diemut Strebe)与麻省理工学院教授布莱恩·沃德尔(Brian Wardle)及其实验室合作创作。艺术品中将一颗16.78克拉重的天然黄色钻石与这种新款碳纳米管基材料相结合,呈现出一种完全的、黑暗的虚空状态。
科学发现的偶然性
人类历史上的许多科学发现,都来源于“机缘巧合”。这次“最黑材料”的研究成果,也并非是布赖恩·沃德尔和原MIT博士后、现在的上海交通大学复合材料研究所副教授崔可航两位研究团队领导者的本意。他们原本的目标是提高材料的导电性能和热学性能。
然而,在实验过程中,崔可航发现了一种盐或氯化钠的溶液可以去除铝的氧化层,这一偶然的发现,使得他们得到了这种史上最黑的材料。
为什么这么黑?
针对这种材料的黑色程度,崔可航表示,他在碳纳米管生长之前就注意到了其颜色的黑度。而在碳纳米管生长之后,材料看起来甚至更黑了。经过测量,该材料从各个角度至少可以吸收99.995%的入射光。
科学家们猜测,这种材料的黑色可能与蚀刻铝和碳纳米管的结合有关。密集的碳纳米管阵列可以吸收大部分射入的光线并将其转化为热能,反射出的光很少,因此具有特别的黑色。
应用前景广阔
这种新材料已经引起了航空航天界的兴趣。天体物理学家、诺贝尔物理学奖得主约翰·马瑟(John Mather)正在探索将其用于宽场红外巡天望远镜(WFIRST)上的“遮星伞(Star Shade)”装置。
“类似照相机和望远镜这样的光学仪器必须要摆脱不必要的眩光,才能让人看到你想看的东西,”马瑟说。“你想看到地球绕着另一颗恒星运转吗?那么我们就需要非常黑的东西,而且这种黑色材料必须能承受火箭发射带来的冲击。”
这一突破性的研究成果,不仅为科学界带来了新的研究方向,也为艺术界提供了无限的可能性,再次证明了科学与艺术的完美结合。
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