黑白分明的新材料

香江

最白涂料堪比空调

夏天，在炎热的室外穿着白色衣服，你会感觉比穿着深色衣服更凉爽，这是因为白色衣服反射的阳光更多。建筑物也是如此，屋顶涂成白色的建筑要比屋顶为深色的建筑凉爽。

为了遏制全球变暖，美国工程师研制出迄今为止最白的涂料。这种最白涂料最多能反射98.1%的阳光，同时可以将红外线热量从物体表面散射出去。普通白色涂料通常会提升温度而不是降低温度，市场上用于散热的涂料只能反射80%～90%的阳光，无法使物体表面温度比周围环境温度更低。而用这种最白涂料覆盖面积约为93平方米的屋顶，可以获得10千瓦的冷却功率，超过目前大多数住宅使用的中央空调。将来，用这种最白涂料给建筑物降温，能减少对空调的需求。

这种最白涂料之所以如此白，主要有两个原因：一是涂料中含有浓度极高的硫酸钡。这种化合物也被用来制造相纸和化妆用的白粉。二是涂料中硫酸钡颗粒的尺寸各不相同。大小各异的颗粒高度集中，使得涂料具有最广泛的光谱散射能力，进而使反射率达到最高水平。

如果用作屋顶和建筑外墙的涂料，它可以显著降低冷却成本，并且能收到很好的效果。目前，已经有一些城市正在为节能而用这种最白涂料粉刷屋顶。科学家也在考虑使用最白涂料粉刷那些无人居住的地方，以冷却地球。

最黑材料用途大

最白涂料可反射高达98.1%的阳光，有趣的是，人类造出的迄今最黑的材料Vantablack，可以吸收高达99.965%的可见光。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”。

Vantablack基于碳纳米管材料，每平方厘米约有10亿个碳纳米管。碳纳米管间隔均匀，不会分离太远，也不会太密集，允许光子进入碳纳米管之间的空隙，并被碳纳米管所吸收。其中，涂层反射光的一小部分来自撞击碳纳米管最顶部的光子。

Vantablack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，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，其他黑色看起来便为灰色。将它覆盖于3D对象时，3D对象几乎消失在一个无形的二维轮廓中。

当Vantablack研制成功成为头条新闻肘，专家就预测，这种世界上最黑的材料将推动黑色高科技的发展新趋势。在改进现有的空间技术方面，这种超级黑色材料大有用武之地。由于Vantablack具有吸光特性，能制造隐身军用飞机等，还可用于日冕仪这种特殊的望远镜。天文學家不用等待日食发生，使用它就能拍摄太阳的日冕。挡板、卫星控制器及超导探测器的吸收器等使用Vantablack，就能更为清晰地看清太空中的物体，如外行星等。

这种超级黑色材料最早用于欧洲微型卫星的星体跟踪定位器上，以提高卫星的监测能力。卫星通过吸收进入传感器的杂散光（即远离吸收光的其他波长的入射光），来监测其相对于星体的位置。如果没有该涂层，仪器的精度将受到影响。

Vantablack有助于提高成像系统的性能，可应用于红外传感器，这一应用随后被美国红外仪器制造商收购。这种涂层有助于提高红外成像系统的信噪比，便于消防队员监测火灾发生地区和火灾区域中人体的热信号。

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。例如，有手表生产商使用Vantablack制作了一款限量版手表，在其后拨盘和分针上分别使用了这种材料。

Vantablack在汽车行业将有更广阔的发展空间。如果驾驶员在阳光强烈的环境下驾驶，会觉得非常刺眼，从而进入不安全状态。若能用Vantablack保护和改善视觉系统并抑制其中的杂散光，就大不一样了。