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世界上最黑的物质,最神奇的十种物质(世界最黑物质诞生了​)

04-22 互联网 未知 投稿

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1、世界上最黑的物质:一次偶然的发现,世界最黑物质诞生了​

麻省理工学院的科学家意外发现了一种“超黑”材料,比目前已知的最黑物质要黑10倍。这项研究发表于《美国化学学会-应用材料与界面》杂志。

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高密度碳纳米管黑体,图源:网络

为了让碳纳米管在铝表面生长,研究团队把铝箔浸泡在盐溶液中,除去了表面的氧化层。这时,当碳纳米管在铝表面生长,产生的新材料的电学和热学性能都有显著提高。更加出乎意料的是,其颜色非常黑:进一步测量发现,这种材料可以吸收99.96%以上的入射光,成为有史以来最黑的材料。

世界上最黑的东西是什么?



很多人可能会第一时间想起黑洞,因为黑洞依靠强大引力吞噬一切物质,包括以每秒299792458米的光线,黑到人类望远镜都无法捕捉。

地球上也有看起来很黑的天然物质,比如黑碳、石油和煤炭等,不过现在,科学家偶然发现了一种“看不见”黑材料,能吸收99.995%光线,和黑洞接近

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这种超黑材料由碳纳米管(CNTs)制成。在此之前,人们已知最黑的材料是梵塔黑(Vantablack),能吸收99.96%的光。据称,这种全新的、未命名的材料反射的光比包括梵塔黑在内的所有其它超黑材料,少10倍。

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碳纳米管的密度只有钢铁的1/6,但强度却可以达到它的100倍以上。图源:网络

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人工合成涂料“梵塔黑”,图源:网络

据《今日俄罗斯》报道,研究人员尚不清楚这种新材料为何如此之黑,但对其潜力充满期待。它的价值,除了可用于观赏艺术品,还能应用在光学和空间科学中,比如可以通过黑材料来滤除阻挡望远镜头内的杂散光,从而提高太空望远镜的清晰度,让人类看得更远。

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“今日俄罗斯”(RT)14日报道,科学家近日偶然发现有史以来最黑的材料,能吸收99.995%的入射光,闪耀的黄钻石完全变成了黑色。该物质目前正在美国纽约一个艺术展上展出。在展示现场,工作人员用该黑色材料覆盖一颗天然黄钻,闪耀的钻石完全变成了黑色。

美国麻省理工学院艺术家施特雷贝表示:“由于碳纳米管具有极高的吸光性,任何物体,在这件事中即覆盖碳纳米管的大钻石,都会成为一种没有阴影的黑洞。”

极黑材料的发现



据《科技日报》报道:美国麻省理工学院(MIT)布莱恩·沃德尔研究团队最初并不打算设计一种超黑材料,他们尝试让碳纳米管(CNTs)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。

当试图让CNTs在铝上生长时遇到了麻烦:铝暴露于空气中时,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获得改善。

于是,他们开始寻找去除铝氧化层的方法,结果发现盐(氯化钠)可以解决铝氧化的问题。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。

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当沃德尔团队正尝试让CNTs在盐上生长。研究员发现,如果把铝箔浸泡在盐水中,可以去除氧化层。然后将铝箔转移到无氧环境中,防止其再氧化;最后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,在更低温度下让CNTs在铝上生长。他们还发现,CNTs与铝的结合显著提高了材料的热学和电学性能。

令研究团队吃惊的是得到的新材料极黑,对于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,但他们怀疑这可能与有点发黑的蚀刻铝与CNTs相结合有关。

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金属面具涂上极黑材料后难怪有人看过之后说:“我的眼睛都没法聚焦了。它太黑了,根本看不到任何细节,几乎就像是个黑洞,吸走了所有光线。”

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由于是纳米材料,所以这种极黑物质还特防水

2、世界上最黑的物质,最神奇的十种物质

科学家造出了史上最黑的物质,比所有黑东西还要黑10倍

那是一种在实验中意外造出的新材料,也是有史以来最黑的物质。上图显示的便是用该物质包裹住一颗16.78克拉的天然黄色钻石时的情形。

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( R. Capanna | A. Berlato | A. Pinato )

一组来自麻省理工学院的科学家偶然发现了有史以来最黑的物质,至少能捕获99.995%的入射光。

比黑色更黑

根据报告,这种材料由垂直排列的碳纳米管组成,而这些碳纳米管则是科学家在氯蚀刻铝箔表面时产生的极微细的碳丝。

目前这件最黑的材料正在纽约证交所内展出,它覆盖着一颗16.78克拉的天然黄钻,取名为“虚荣心的救赎”。这件价值200万美元的艺术品由来自麻省理工的Brian Wardle及Diemut Strebe合作完成。

在这幅作品中,黑色的效果非常明显。平日里闪闪发光的钻石被完全包裹在了黑暗之中。

Wardle解释道,在光学和空间科学领域,极端黑色的材料有很多应用渠道,例如制造减少眩光的光学百叶窗,能提高太空望远镜发现系外行星的可能性。

他表示:“虽然此次的材料比此前所有物质都黑10倍,但黑到极致是一个不断前进的目标。有朝一日会有人发现更黑的材料,然后我们将能了解其中所有的潜在机制,并最终正确地设计出真正的黑色。”

一场偶然

Wardle、以及来自上海交大的合著者Kehang Cui最初的本意并非制作这种特殊的黑色材料,相反,他们是试图找到在导电材料上制造碳纳米管的新方法,以提高其电性能和热性能。

但实验过程中遇到的一个障碍却促使两人意外走上了通往新物质的道路。Cui发现,当铝暴露在空气中时,会有一层氧化物覆盖在铝上,而这层氧化物则起到了绝缘体的作用。他们最终找到了一种解决办法:溶解氧化层的盐或氯化钠。

在进一步的实验中,研究人员用氯化钠将氧化物在铝上溶解,最终产生了一种极致的黑色。光学反射测试表明,这种新材料至少能吸收99.995%的入射光,比著名的Vantablack(能反射99.965%的入射光)更黑,材料表面的所有缺陷和凸起都消失在黑色中,再也看不见。

但目前,科学家们还不确定这种材料的制造原理。“众所周知,不同品种的碳纳米管都是极黑的,但为什么这种材料是最黑,其背后的机制却还需要进一步的研究,”Wardle表示。

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