材料牛注：地球上的“黑洞”终于现身，这个超乎想象的新材料给科学家和艺术家们带来了巨大的惊喜。美中不足的是，目前Vantablack材料仅可应用于太空中，未来我们究竟能否披上隐身披风呢？
图1 两个相同的青铜铸件，其中一个涂有Vantablack材料
2014年，当世界上最黑暗的材料成为头条新闻，专家们就预测：它将用于制造隐身军用飞机、改造我们的望远镜，同时推动黑色高科技的发展新趋势。Vantablack由英国技术公司Surrey NanoSystems发明，是一种深黑色材料，可吸收99.96％的光。
用它涂覆三维实体，可在视觉上将物体变成平的、肉眼观察不到任何形状的黑“洞”。根据Surrey NanoSystems首席技术官Ben Jensen的说法，经过早期的大肆宣扬，Vantablack在现实中真正得到应用时已是它首次发布的三年后。
他表示，该公司目前正在努力实现Vantablack的一系列应用，这些应用大多数是可预见的，虽然尚未涉及黑色隐身喷气机。“Vantablack的潜在应用正在被不断开发，简单来说我们每天都能开发出一些新应用，其中一些还是相当大规模的应用。”他说，“Vantablack的市场正在不断扩大，对我们来说，最大的挑战在于如何将其生产规模进一步扩大，从而尽快满足这种需求。”
图2 将Vantablack涂覆到一片铝箔上
纳米管森林
从“催化剂颗粒”（颗粒尺寸小于等于1-2纳米）开始建立Vantablack涂层，在用气体饱和后，使其生长成碳纳米管，每平方厘米的涂层约有十亿纳米管。
间隔均匀的纳米管结构，不会分离太远、也不会太密集，它允许光子进入纳米管之间的空隙，并被纳米管所吸收，就犹如光落在大树林里的树干上并被其吸收。其中涂层反射光的一小部分来自撞击纳米管最顶部的光子。
Jensen先生说：“涂层本身看起来毫不显眼，如果不把它与其他黑色材料对比，单独在一个平面上看它，它看起来就像普通的黑色天鹅绒表面。”但当将它与其他黑色表面并排放置时，它们看起来便为灰色。将它应用于3D对象时，它们几乎消失在一个无形的二维轮廓中。
“如果你在一个3D对象上看到它，例如有褶皱的箔片，涂层面看起来仍像一个黑色的二维平面，只有当你把它翻转起来，你才能意识到它有很多维度，并发现它多么的与众不同，”Jensen先生说。
Vantablack是由具有超过99％空旷空间的精细碳纳米管制成的，因此触摸Vantablack将会损害涂层的效果。如果将它放置在不受干扰的地方——比如仪器内部，在这个空间里，它将会像一个黑洞，吸收任何照射向它的光。
空间中的Vantablack
由于具有吸光特性，Vantablack可以应用于改进现存的空间技术，以防不利的反射光干扰星体跟踪定位器、望远镜等仪器。2015年12月这种超级黑色涂层首次亮相于欧洲的微型卫星上。
Jensen先生说，在卫星的星体跟踪定位器中使用的这种涂层提高了卫星的监测能力——卫星通过吸收进入传感器的杂散光来监测其相对于星星的位置，没有了该涂层仪器的精度将受到影响。“人们总是认为太空是真正黑暗的，但实际上它明亮得令人难以置信，因为太阳就像一个巨大的弧光灯，地球和月亮产生反射光，相比之下其他星星就显得相当昏暗了，”他说。
“这种材料可帮助星体跟踪定位器提高性能，同时降低卫星的质量。”Surrey Nano Systems目前正在尝试Vantablack的另一空间应用——用Vantablack涂覆地球观测卫星的基板，在卫星摄像机拍照前对其进行校准。
Vantablack还可应用于红外传感器，这一应用随后已被美国红外仪器制造商收购。Jensen先生说，这种涂层将有助于提高红外成像系统的信噪比，从而消防队员能用其来检测火灾发生地区、火灾区域中人体的热信号。
“他们在受灾区域中寻找生命体，并希望获得尽可能精确的信号，这种材料有助于提高成像系统的性能，”他说。当然，Vantablack的应用并非仅受科学界的关注，它的审美特性也极具吸引力。英国-印度艺术家Anish Kapoor独占了它的个人使用权，该行为受到了其他想应用Vantablack特性的艺术家的指责。
Kapoor与奢侈手表生产商MCT合作，使用这种材料制作一款限量版手表，在其后拨盘和分针上分别使用Vantablack材料。
图3 美国航空航天局科学家在开发一种可用碳纳米管涂覆的日冕仪
NASA正着力于研究超级黑色材料
NASA已经开发了超级黑色材料约十年，2014年它推出了自己的碳纳米管涂层（可吸收大约99.9％的光）并进入国际空间站进行测试。John Hagopian是一个光学工程师，自NASA开始超黑材料研究以来一直参与该研究，他表示，航天飞行已表明，若应用于仪器内部，该材料便可长期使用于太空中。
Hagopian先生认为超级黑色材料在日冕仪中有光明的未来。“它有很多应用，你可以将它用于挡板、卫星控制器及超导探测器的吸收器中，”他说。将这些设备连接到望远镜和阻挡星光的设备，可更为清晰地看清附近的物体如外行星等。
“倘若你正在观察一个非常昏暗的物体，如一个遥远恒星周围的行星，此时采用日冕仪——它能阻挡星光的眩光，你便可以看清附近行星的大气信号，”他说，“迄今为止，从未有人做出这样的日冕仪，但我们正在努力完成这样的过程，这样的日冕仪确实有广阔的应用前景。”
图4 在空间站中进行NASA超级黑色材料的有效载荷试验，其中左侧为Vantablack材料
尽管该材料未来可应用于太空中，但Hagopian先生认为碳纳米管性质使得涂层不可能应用于许多日常产品。“要想使Vantablack用于暴露在常规环境下的制品并可被触摸，我认为这个想法不太实际，”他说。
Jensen先生预测Vantablack在汽车行业将有更广阔的发展空间，其中涂层可用于防止光干扰自驾车的传感器。他说：“如果你在低阳光环境下驾驶，该环境会让视觉系统失明，使你进入不安全状态。在这种情况下，若你能用这些技术保护和改善视觉系统并抑制其中的杂散光，确实是受益良多。”
原文链接：Vantablack: It’s blacker than black, but where is the world’s darkest material being used?
本文由编辑部月亮提供素材，李妹编译，丁琬芝审核，点我加入材料人编辑部。
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