黑白分明的新材料

香江

最白涂料堪比空調

夏天，在炎熱的室外穿著白色衣服，你會感覺比穿著深色衣服更涼爽，這是因為白色衣服反射的陽光更多。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%的陽光，同時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提升溫度而不是降低溫度，市場上用于散熱的涂料只能反射80%～90%的陽光，無法使物體表面溫度比周圍環境溫度更低。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，超過目前大多數住宅使用的中央空調。將來，用這種最白涂料給建筑物降溫，能減少對空調的需求。

這種最白涂料之所以如此白，主要有兩個原因：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，進而使反射率達到最高水平。

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，已經有一些城市正在為節能而用這種最白涂料粉刷屋頂。科學家也在考慮使用最白涂料粉刷那些無人居住的地方，以冷卻地球。

最黑材料用途大

最白涂料可反射高達98.1%的陽光，有趣的是，人類造出的迄今最黑的材料Vantablack，可以吸收高達99.965%的可見光。用它涂覆三維實體，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10億個碳納米管。碳納米管間隔均勻，不會分離太遠，也不會太密集，允許光子進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自撞擊碳納米管最頂部的光子。

Vantablack本身看起來毫不顯眼，如果不把它與其他黑色材料對比，單獨在一個平面上看它，就像普通的黑色天鵝絨表面。但當將它與其他黑色表面并排放置時，其他黑色看起來便為灰色。將它覆蓋于3D對象時，3D對象幾乎消失在一個無形的二維輪廓中。

當Vantablack研制成功成為頭條新聞肘，專家就預測，這種世界上最黑的材料將推動黑色高科技的發展新趨勢。在改進現有的空間技術方面，這種超級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等，還可用于日冕儀這種特殊的望遠鏡。天文學家不用等待日食發生，使用它就能拍攝太陽的日冕。擋板、衛星控制器及超導探測器的吸收器等使用Vantablack，就能更為清晰地看清太空中的物體，如外行星等。

這種超級黑色材料最早用于歐洲微型衛星的星體跟蹤定位器上，以提高衛星的監測能力。衛星通過吸收進入傳感器的雜散光（即遠離吸收光的其他波長的入射光），來監測其相對于星體的位置。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的性能，可應用于紅外傳感器，這一應用隨后被美國紅外儀器制造商收購。這種涂層有助于提高紅外成像系統的信噪比，便于消防隊員監測火災發生地區和火災區域中人體的熱信號。

Vantablack的應用并非僅受科學界的關注，它的審美特性也極具吸引力。例如，有手表生產商使用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在汽車行業將有更廣闊的發展空間。如果駕駛員在陽光強烈的環境下駕駛，會覺得非常刺眼，從而進入不安全狀態。若能用Vantablack保護和改善視覺系統并抑制其中的雜散光，就大不一樣了。