近期，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所先進(jìn)涂層與增材制造技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年研究，成功開發(fā)出一種超黑涂層。經(jīng)第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測，200nm-25μm波段吸光率高達(dá)99%。該涂層可在多種基材表面沉積，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)大面積批量制備，而且可適應(yīng)高溫、低溫、真空、液體等極端服役環(huán)境，具有極廣闊的應(yīng)用前景。

圖1 先進(jìn)涂層與增材制造團(tuán)隊(duì)開發(fā)的超黑涂層

超黑涂層現(xiàn)有或潛在的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。例如，空間紅外天文望遠(yuǎn)鏡處在工作狀態(tài)時(shí)，其內(nèi)部元器件會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱而產(chǎn)生微量紅外線，從而干擾儀器對(duì)于空間目標(biāo)波段的觀測。為此，有必要吸收儀器本身產(chǎn)生的光學(xué)干擾，以提高望遠(yuǎn)鏡對(duì)于目標(biāo)信號(hào)的靈敏度。當(dāng)然，對(duì)于雜質(zhì)光源的屏蔽不僅僅是天文望遠(yuǎn)鏡的需求，所有精密的光學(xué)儀器，都需要屏蔽無關(guān)的光學(xué)干擾，如拉曼、紫外、紅外光譜儀等。光學(xué)或微波暗室需要做到真正的“暗”，才可以保證內(nèi)部儀器工作不受干擾。同時(shí)，軍事上也需要隱身技術(shù)，如為軍事設(shè)備或人員提供各種必要的偽裝等。除此之外，太陽能電池也需要增強(qiáng)對(duì)于特定光源的吸收，以提高能量轉(zhuǎn)換效率。

吸光材料的研究多關(guān)注于超黑物質(zhì)。當(dāng)光線與物體發(fā)生作用時(shí)，部分能量被物體吸收，部分未被吸收的能量被反射、散射或透射，反射與散射部分影響我們所觀察物體的顏色。當(dāng)所有可見光都被物體吸收時(shí)，則物體表現(xiàn)為黑色，所以物質(zhì)越黑則吸光范圍越廣。相關(guān)研究的難點(diǎn)不僅在于超黑物質(zhì)本身的研制，同時(shí)也在于超黑涂層的制備技術(shù)開發(fā)，因?yàn)橹挥邪殉谖镔|(zhì)制備為涂層，才能實(shí)現(xiàn)其長效工作。而且應(yīng)用場景對(duì)基材的需求多種多樣，涂層服役工況條件各異，導(dǎo)致了超黑涂層研制困難重重。

圖2 超黑涂層吸光效果演示

經(jīng)過多年研究，中科院寧波材料所先進(jìn)涂層與增材制造技術(shù)團(tuán)隊(duì)的科研人員成功研制出一種新型超黑物質(zhì)，并開發(fā)出一種新型超黑涂層。該涂層可以沉積在幾乎所有的材質(zhì)基體表面，包括柔性基體，尺寸大小和形狀不受限制，并且可以實(shí)現(xiàn)高效、大面積的可控制備，可應(yīng)用于超低溫、高溫、真空、液體等極端環(huán)境。經(jīng)第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)測試，其在200nm-25μm波段吸光率高達(dá)99%。同時(shí)，該超黑涂層所用材料超輕，不會(huì)增加儀器自身重量。

圖3 第三方檢測機(jī)構(gòu)吸光度測試結(jié)果

除了空間探測、精密儀器、超黑暗室、光伏組件之外，該涂層有望應(yīng)用于所有需要光學(xué)信號(hào)調(diào)控的領(lǐng)域，包括衛(wèi)星光學(xué)定位、數(shù)碼攝像機(jī)、建筑隔熱保溫、視覺藝術(shù)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。未來，更多潛在的應(yīng)用有望繼續(xù)被開發(fā)出來，這將是一個(gè)發(fā)展空間廣闊的藍(lán)海。