观察下面两个面具,最直观的感受就是:右边是一个立体的人物面部造型,而左边就是一块黑漆漆的平板,除了颜色,什么都看不到。然而,现实情况是,眼睛又成功地欺骗了你。其实它们是两个相同的面具,只是其中一个被涂上了黑色颜料“梵塔黑”(Vantablack)。
2014年,英国的萨里纳米系统公司成功研制出这种超黑材料。它在特定波长下(750纳米)吸光率高达99.965%。也就是说,几乎没有光线可以被反射回来。因此,将模型涂上梵塔黑后,它的形状和轮廓就像是消失了一般,只剩下一个“深不可测的无底洞”。
那么,这种材料到底是什么?为什么它可以这么黑呢?
“Vanta”其实是“垂直排列碳纳米管阵列”的缩写(Vertically-aligned nanotube array)。这种纳米管的粗细只有头发丝直径的万分之一,光粒子都无法从其中通过,研究人员将它们在垂直方向上排列整齐,从微观视角观察,就像是一片片拔地而起的森林。当光线入射到纳米管阵列后,就会不断地偏折,反弹,直到最后被完全吸收。简单理解,梵塔黑材料之所以这么黑,就是因为光线在“碳纳米管森林”中“迷了路”。
在2014年面世后,梵塔黑便作为“最黑的人造物”入选了吉尼斯世界纪录,后来,这个纪录被不断地打破。2019年,美国麻省理工学院在“提高材料导电性能”的研究中意外发现:让垂直碳纳米管生长在氯腐蚀过的铝箔表面,可以让铝箔吸收 99.995%的入射光。这次实验阴差阳错地得到了有史以来最黑的材料。为了纪念它的诞生,艺术家将一颗价值200万美元的钻石表面涂满了这种材料,并将其命名为“虚荣的救赎”。
那么,最黑的材料到底有什么用?为什么人们要不断地挑战极限呢?
首先,它能消除照相机、摄像机和望远镜镜头的干扰光,提高光学仪器的灵敏度;其次,它可以隐藏高低起伏的物体轮廓,是一种理想的伪装涂层;再者,它还能吸收大多数光子,可以制作高效的太阳能板。因此,不论在太空探测、军事武器还是新能源领域,最黑材料都有较大的应用空间。
然而,前面介绍的两种碳纳米管材料,不仅制备要求十分苛刻,且容易脱落,需要精心保护。因此,并不能作为普通商品供人们使用。但是,自2017年以来,市面上也出现了一些可以购买到的“最黑颜料”。例如,2020年10月,日本一家公司推出的“真·黑色无双”颜料,吸光率达到了99.4%,将它涂在物品上,可以轻松实现平面化、磨砂、架空、隐身、消失等创意效果。