黑白分明的新材料

香江

最白涂料堪比空調(diào)

夏天，在炎熱的室外穿著白色衣服，你會(huì)感覺比穿著深色衣服更涼爽，這是因?yàn)榘咨路瓷涞年?yáng)光更多。建筑物也是如此，屋頂涂成白色的建筑要比屋頂為深色的建筑涼爽。

為了遏制全球變暖，美國(guó)工程師研制出迄今為止最白的涂料。這種最白涂料最多能反射98.1%的陽(yáng)光，同時(shí)可以將紅外線熱量從物體表面散射出去。普通白色涂料通常會(huì)提升溫度而不是降低溫度，市場(chǎng)上用于散熱的涂料只能反射80%～90%的陽(yáng)光，無(wú)法使物體表面溫度比周圍環(huán)境溫度更低。而用這種最白涂料覆蓋面積約為93平方米的屋頂，可以獲得10千瓦的冷卻功率，超過(guò)目前大多數(shù)住宅使用的中央空調(diào)。將來(lái)，用這種最白涂料給建筑物降溫，能減少對(duì)空調(diào)的需求。

這種最白涂料之所以如此白，主要有兩個(gè)原因：一是涂料中含有濃度極高的硫酸鋇。這種化合物也被用來(lái)制造相紙和化妝用的白粉。二是涂料中硫酸鋇顆粒的尺寸各不相同。大小各異的顆粒高度集中，使得涂料具有最廣泛的光譜散射能力，進(jìn)而使反射率達(dá)到最高水平。

如果用作屋頂和建筑外墻的涂料，它可以顯著降低冷卻成本，并且能收到很好的效果。目前，已經(jīng)有一些城市正在為節(jié)能而用這種最白涂料粉刷屋頂。科學(xué)家也在考慮使用最白涂料粉刷那些無(wú)人居住的地方，以冷卻地球。

最黑材料用途大

最白涂料可反射高達(dá)98.1%的陽(yáng)光，有趣的是，人類造出的迄今最黑的材料Vantablack，可以吸收高達(dá)99.965%的可見光。用它涂覆三維實(shí)體，可在視覺上將物體變成平的、肉眼觀察不到任何形狀的“黑洞”。

Vantablack基于碳納米管材料，每平方厘米約有10億個(gè)碳納米管。碳納米管間隔均勻，不會(huì)分離太遠(yuǎn)，也不會(huì)太密集，允許光子進(jìn)入碳納米管之間的空隙，并被碳納米管所吸收。其中，涂層反射光的一小部分來(lái)自撞擊碳納米管最頂部的光子。

Vantablack本身看起來(lái)毫不顯眼，如果不把它與其他黑色材料對(duì)比，單獨(dú)在一個(gè)平面上看它，就像普通的黑色天鵝絨表面。但當(dāng)將它與其他黑色表面并排放置時(shí)，其他黑色看起來(lái)便為灰色。將它覆蓋于3D對(duì)象時(shí)，3D對(duì)象幾乎消失在一個(gè)無(wú)形的二維輪廓中。

當(dāng)Vantablack研制成功成為頭條新聞肘，專家就預(yù)測(cè)，這種世界上最黑的材料將推動(dòng)黑色高科技的發(fā)展新趨勢(shì)。在改進(jìn)現(xiàn)有的空間技術(shù)方面，這種超級(jí)黑色材料大有用武之地。由于Vantablack具有吸光特性，能制造隱身軍用飛機(jī)等，還可用于日冕儀這種特殊的望遠(yuǎn)鏡。天文學(xué)家不用等待日食發(fā)生，使用它就能拍攝太陽(yáng)的日冕。擋板、衛(wèi)星控制器及超導(dǎo)探測(cè)器的吸收器等使用Vantablack，就能更為清晰地看清太空中的物體，如外行星等。

這種超級(jí)黑色材料最早用于歐洲微型衛(wèi)星的星體跟蹤定位器上，以提高衛(wèi)星的監(jiān)測(cè)能力。衛(wèi)星通過(guò)吸收進(jìn)入傳感器的雜散光（即遠(yuǎn)離吸收光的其他波長(zhǎng)的入射光），來(lái)監(jiān)測(cè)其相對(duì)于星體的位置。如果沒有該涂層，儀器的精度將受到影響。

Vantablack有助于提高成像系統(tǒng)的性能，可應(yīng)用于紅外傳感器，這一應(yīng)用隨后被美國(guó)紅外儀器制造商收購(gòu)。這種涂層有助于提高紅外成像系統(tǒng)的信噪比，便于消防隊(duì)員監(jiān)測(cè)火災(zāi)發(fā)生地區(qū)和火災(zāi)區(qū)域中人體的熱信號(hào)。

Vantablack的應(yīng)用并非僅受科學(xué)界的關(guān)注，它的審美特性也極具吸引力。例如，有手表生產(chǎn)商使用Vantablack制作了一款限量版手表，在其后撥盤和分針上分別使用了這種材料。

Vantablack在汽車行業(yè)將有更廣闊的發(fā)展空間。如果駕駛員在陽(yáng)光強(qiáng)烈的環(huán)境下駕駛，會(huì)覺得非常刺眼，從而進(jìn)入不安全狀態(tài)。若能用Vantablack保護(hù)和改善視覺系統(tǒng)并抑制其中的雜散光，就大不一樣了。