纳米碳管黑体

科技工作者之家  |   2020-11-17 18:08

纳米碳管黑体,即碳纳米管黑体(Vantablack)是目前已知最黑的物质之一,由垂直排列生成的碳纳米管组成,常温下本体不发射可见光,而且吸收最高达99.965%的可见光波段电磁辐射。因为当光线入射碳纳米管黑体时几乎不会反射出去,而是会局限于管壁之中不断偏折,直到最后转换成热能为止。

简介纳米碳管黑体,即碳纳米管黑体(Vantablack)是目前已知最黑的物质之一,由垂直排列生成的碳纳米管组成,常温下本体不发射可见光,而且吸收最高达99.965%的可见光波段电磁辐射。因为当光线入射碳纳米管黑体时几乎不会反射出去,而是会局限于管壁之中不断偏折,直到最后转换成热能为止。1

命名来源由VerticallyAlignedNanoTubeArrays的字母缩写排列而成。1

碳纳米管碳纳米管(英语:Carbon Nanotube,缩写CNT)是在1991年1月由日本筑波NEC实验室的物理学家饭岛澄男使用高分辨透射电子显微镜从电弧法生产的碳纤维中发现的。它是一种管状的碳分子,管上每个碳原子采取sp2杂化,相互之间以碳-碳σ键结合起来,形成由六边形组成的蜂窝状结构作为碳纳米管的骨架。每个碳原子上未参与杂化的一对p电子相互之间形成跨越整个碳纳米管的共轭π电子云。按照管子的层数不同,分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。管子的半径方向非常细,只有纳米尺度,几万根碳纳米管并起来也只有一根头发丝宽,碳纳米管的名称也因此而来。而在轴向则可长达数十到数百微米。

碳纳米管不总是笔直的,局部可能出现凹凸的现象,这是由于在六边形结构中混杂了五边形和七边形。出现五边形的地方,由于张力的关系导致碳纳米管向外凸出。如果五边形恰好出现在碳纳米管的顶端,就形成碳纳米管的封口。出现七边形的地方碳纳米管则向内凹进。1

应用这物质有许多潜在的应用,包括防止杂散光进入望远镜,改良地球上和太空中的红外线照相机的影像表现。碳纳米管黑体同时增加了聚光太阳能热发电的热吸收率,以及军事应里的热迷彩。

这物质同时也被艺术家Anish Kapoor使用。他表示,“他就像颜料一样有用...想像一下一个如此黑的空间,以致于当你漫步于其中时你无法感受你的位置、你的身份、特别是无从得知时间,你完全失去了这些感觉。”然而这种黑色会彻底破坏衣服的特性。2

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所