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世界上最黑的物质(世界上最黑的物质多少钱)
地球上最黑的物质究竟是什么?你知道吗?
地球上最黑的物质是什么?
黑色之所以呈现出黑色,是因为它可以吸收不同光线的颜色,而且吸收的越多,黑色的颜色就越深。那你知道地球上最黑的物质是什么吗?
在英国,有一家公司曾经研发出来了一种材料繁塔黑,号称是最黑的物质。常见的黑色颜料仅能吸收95%-98%的光线,而他却能够吸收99.96%的可见光,将号称能够穿过所有物体的激光对着它照射,也会瞬间消失不见了。这也都是源于他错落排列的碳纳米管结构。这些纳米馆比人的头发细1万倍,仅一立方厘米就有10亿个。在照射后,光线会在纳米管内不断的折射,就像掉入黑洞一样被困在里面无法出来,直到光能完全消耗掉。
不过目前繁塔黑已经不是最黑的物质了。2019年,麻省理工学院的教授布莱恩沃德尔研制出了比繁塔黑还要黑的材料,它由垂直排列的碳纳米管制成,可吸收99.995%的光线,几乎接近于黑洞,能反射出来的光线比烦他黑还要少十倍。将这种材料涂在任何物体上,都能将三维立体变成二维平面的感觉。
科学家在一颗16.78克拉的钻石上涂上这种新材料,令人眼花缭乱的宝石瞬间就消失不见了。有一个实验,选择两个完全一样的雕塑,左边图上一般涂料,右边图上新型涂料。可以清晰的看到左边雕塑的轮廓依然明晰,而右边却像是一张黑纸,形状和轮廓都消失了。那科学家制造这样一种材料到底有什么用呢?
其实它有很多用途,将它用在天文望远镜、相机以及红外线扫描系统的光学传感器上,可以有效的避免散光,提高光学仪器的灵敏度。而且这种材料的导热效率为铜的七倍,坚固程度为钢的十倍,还有潜力应用于航天和军事领域。
世界上最黑的物质,堪比黑洞,但它有啥用处呢?
这是韩国“现代展馆”的抛面墙,它黑到连三维立体结构都消失了,即使打开墙上的灯光也很难看到有墙的存在,反而像星罗棋布的宇宙,让人有漫步太空的感觉。
我们知道除了黑洞,地球上任何物质都会反射光线,只是强弱程度不一样,但只要有光照着基本都能用肉眼看个大概,难道这面墙就跟黑洞一样能吞噬光芒吗?
黑洞是宇宙中一种引力非常强大的天体,它能吞噬掉包括光以内的所有物质,由于既不会发光也不会反射光,所以黑洞周围都是漆黑的一片,故而称之为黑洞。
黑洞是恒星演化的最后阶段,它的形成条件十分苛刻,就算太阳也因为质量太小而不能演变成黑洞,它在生命尽头会先变成红巨星,红巨星会吞噬掉地球在内的大部分星球,然后在引力的作用下开始向内部坍缩,由于质量小引力也小,最后只能缩小成白矮星。
太阳的寿命起码还有几十亿年,或许那时候的人类早已消亡,也或许 科技 发达到可以让地球逃离太阳系,所以用不着担心世界末日的问题。
虽然地球上不可能存在黑洞,但是科学家可以研发新材料,吸光效果可以无限接近黑洞,韩国现代展馆黑墙也是因为涂上了一种吸光材料,这种材料是由英国萨里纳米系统公司研制
英文名缩写为Vantablack,翻译过来就叫梵塔黑,意为垂直排列碳纳米管阵列。
梵塔黑在问世之初号称地球上最黑的物质,在宇宙中是最接近黑洞的存在,如果用它来制作一件衣服,穿上这件衣服的人可能会被当做怪物。因为只能看得见脑袋和四肢,身体则是一片漆黑的空洞,连身体轮廓都看不出来。
夏天穿黑色衣服站在阳光下会明显感觉更热,穿白色的衣服就会凉快许多,这是因为颜色越深的物体,其吸光的能力就越强。
光其实是高速运动的光子,它们的速度达到30万公里每秒,一旦照射到物体上势必会和粒子发生碰撞和反射,只有部分光子会被转化成热量吸收掉,除非在光线比较暗的地方黑色物体就不容易被发现。
梵塔黑同样也会反射光线,只不过它的表面采用了碳纳米管结构,这些碳纳米管直径只有头发的万分之一,如果用把它放在显微镜下观察,会发现其表面有无数垂直的黑色管道,这些细小的碳管可以改变光线的反射路径。
当光线射入这些管道后,碳纳米管会先吸收绝大部分光线,剩下的光经过无数次折射后,逐渐碳纳米管转化成热量吸收,只有极少光线能反射出去。
原理看起来还挺简单的,举一个简单的例子,把一盆水快速倒在水泥地上百分百会溅起水花,如果把水泥地换成草丛,只会溅起细小的水珠。而且碳纳米管还有着超高的热导率,它吸收光线就如同海绵吸水一样。
所以梵塔黑仅能反射0.35%的光线,达到肉眼无法观察的地步,在2014年的时候登上了世界最黑的吉尼斯纪录,不过这一纪录在2019年就被麻省理工学院的团队打破。
该团队的布莱恩·沃尔德教授宣传,他们创造出比梵塔黑还要黑上10倍的材料,这种材料也是由碳纳米管制成,只是碳纳米管直径只有头发丝的五万分之一,所以只能反射0.005%的光,一举成为有史以来最黑的材料。
布莱恩教授在一开始并没有想到用碳纳米管来制作极黑材料,碳纳米管除了导热性优异还具有良好的力学性能,其密度只有钢的1/6,但是抗拉强度是钢的100倍,并且硬度和金刚石相当。
若将其他工程材料与碳纳米管制成复合材料,可表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性,给复合材料的性能带来极大的改善。
俄罗斯科学家曾把碳纳米管复合材料置于1011Mpa的水压下,这相当于深海1万米的压强,复合碳纳米管被巨大的压力压扁,撤去压力后瞬间恢复原状,这种良好的韧性是做弹簧的绝佳材料。
另外,碳纳米管的电导率是铜的一万倍,布莱恩教授原计划在铝的表面生长碳纳米管,以提高它的导电性能和热学性能,但铝在空气中会形成氧化物薄膜,非常耐腐蚀。
而且氧化物一般都有绝缘的作用,会降低铝的导电率和导热性,所以得用氯离子侵蚀铝的表面,这种蚀刻技术在金属工艺中十分常见。
由于氯离子半径小、穿透能力强,故它最容易穿透氧化膜内极小的孔隙,到达铝金属表面并与其形成可溶性化合物,使氧化膜的结构发生变化,慢慢将其腐蚀掉,最后将蚀刻完成的铝放入微波炉中加热,再通过化学气相沉积来生长碳纳米管。
这种方法也叫碳氢气体热解法,气态烃在1000度高温下会分解生成碳纳米管,然后在催化剂微粒的作用下附着于铝箔上。
布莱恩教授最后发现,碳纳米管和铝箔的结合达到了预期实验目的,复合材料的导热和导电性能显著提高。但最让人吃惊的是这种材料黑到让人不敢置信,于是又进行了光学反射率测试。
测试结果表明,该材料从各个角度都可以吸收99.995%的入射光,是目前宇宙中仅次于黑洞的存在。不论其表面是凹凸不平,或者有其它形态特征,都无法被肉眼看到,眼前仅仅是一片虚无的暗黑。
布莱恩教授及其团队已经为这项技术申请了专利,但他们计划让艺术家们免费使用,来进行非商业性的艺术创作。有一位土豪把一颗价值200万美元的钻石,涂满了铝碳纳米管材料,让原本闪亮璀璨的钻石,呈现出完全相反的状态,黑到消失不见,它被命名为“虚荣的救赎”,在纽约证券交易所中展览。
宝马也曾用梵塔黑作为涂漆,专门设计了一款X6 SUV 汽车 用作展示,这台车无论在晚上还是在白天,不管你用多强的灯光去照射它,它看起来也是几乎一样黑。若不是车窗、车灯等部件尚有一些光泽,你甚至会觉得这台车是画在墙上的,因为你完全看不出它的表面棱角和线条。
这还是设计师手下留情,为它保留了1%的光反射率,才让 汽车 的轮廓能勉强被看见,以免它看起来和一张纸差不多,这也恰到好处的让这台车从外观上看起来奢华内涵,充满神秘感和尊贵感。
不过这台车没法行驶上道,因为受限于技术限制,梵塔黑作为涂料容易脱落,这要是掉漆了都没办法补漆,而且有网友调侃道,估计这车漆比车还贵,买来只能放着观赏。
那么这种超黑材料,除了带给视觉上的极致效果,到底有啥实际用途呢?
诺奖得主的天体物理学家约翰·马瑟表示,这种超黑材料可以提高光学仪器的灵敏度,它能消除航天望远镜镜头的干扰光。
比如美国正在开发的红外空间望远镜,它的主要任务是对红外天空进行宽场成像和调查,解决暗能量和红外天体物理学领域的基本问题。
但这类太空光学仪器必须摆脱不必要的眩光,因此要设计一个“遮星伞”来遮挡太空的杂光,而且还要承受火箭发射产生的高温,铝箔碳纳米管超强的吸光率和耐高温,无疑是制造遮星伞的最佳基础材料。
由于铝箔碳纳米管不能反射光线,它可以隐藏高低起伏的物体轮廓,是一种理想的伪装涂层材料,因此在军事武器领域有很大的应用空间。日本就在2020年推出一款吸光率达99.4%的黑色颜料,它可以轻松实现物品平面化、架空、磨砂、甚至是隐身。
其次它还有优异的导电性能和热传导性能,以及高效吸收光子的作用,所以铝箔碳纳米管可应用于散热系统、电力传输、以及光伏电新能源领域。
不过不管是梵塔黑还是铝箔碳纳米管,由于制备难度太大,目前无法走出实验室,更不能大规模量产投入使用。
最后总结一下,碳纳米管极致黑材料,在目前来说还存在制备难度大、生产成本高的问题,无法快速推广、应用到相关行业。但它确实有着广袤的应用前景,值得科学家去做进一步的研究。
就如同蒸汽机刚被发明的时候,它造价昂贵不说,产生的效益还赶不上人工劳作,但是瓦特改良蒸汽机后,人类 社会 迅速进入工业文明。
说不定有一天 科技 更加进步之后,人类也可以用“黑色”去改变世界。
世界上什么东西最黑?
英国科学家利用蚀刻技术,用硝酸浸泡含有适量磷元素的镍合金,制造出光线反射率极低的超黑色表面材料,这是世界上已知最黑的物质。
据最新一期英国《新科学家》杂志报道,英国国家物理实验室研制的这种超黑材料,可用于制造精密光学仪器,其反射率比目前光学仪器上用于降低反射率的黑漆还要低10倍到20倍。
用化学方法蚀刻镍磷合金使物体表面反射率下降、颜色变黑,这种设想已有约20年历史,但以前的尝试都不太成功。英国科学家用电子显微镜检查了几百种合金板的表面,发现镍磷合金中含磷量对蚀刻后表面结构有很大影响。
科学家将需要处理的物体浸在硫酸镍和次磷酸钠溶液中5小时左右,使表面生成镍磷合金的镀层,然后将物体浸在硝酸中几秒钟。如果镀层中含磷量在5%-7%之间,蚀刻后的物体表面会布满微小的坑,反射率最低,可形成迄今所知的最黑的物体表面。如果含磷量高于8%,表面就会形成微小石笋状结构,反射率增高。
这种超黑物体表面对吸收特定入射角度的光特别有效,如果入射光角度合适,物体表面光反射率可低于0.35%。与之相比,目前光学仪器所用的黑漆光反射率为2.5%。当入射角度为45度时,超黑物体表面的光反射率只相当于黑漆的1/25。
科学家认为,用这种技术可在金属、陶瓷等多种材料表面形成超黑镀层。它在低温条件下不易开裂,与黑漆相比更适用于在外层空间工作的仪器,可望用于帮助改善哈勃太空望远镜的图像质量。
参考资料:
世界上最黑的东西是什么?如何才能做到黑的彻底?
我们有一句话,叫做天下乌鸦一般黑。大家总以为世界上的黑色都是一样的,其实在科学家眼里,不同的黑色之间都是不同的。
在我们眼里的黑色,在科学家眼中,其实还远远不够黑。
黑的概念究竟是怎样的呢?其实很简单,那就是没有任何可见光能够进入人类视觉范围。
说起来,绝对的黑,恐怕只有在黑洞了。当然,我们是不可能亲眼看到黑洞的,想要看绝对黑的东西,只能“自食其力”了。
为了研发世界上最黑的东西,科学家们可谓是煞费苦心。
2012年的时候,英国的一家名叫Surrey NanoSystem的公司,研发出来了当时世界上最黑的物质——纳米碳管黑体,又叫碳纳米管黑体,英文全称叫做Vertically Aligned Nano Tube Arrays(垂直排列碳纳米管阵列),简称Vantablack。
那么,这个Vantablack到底有多黑呢?该公司表示,在常温状态下,Vantablack可以吸收99.965%的可见光。
我们中学的时候都学过黑体的概念,教材上举的例子,就是一个开了一个极小空洞的大盒子,通过孔洞射入光线,光在盒子内部不断反射,几乎不会从这个孔洞再射出来,这就是假设的一种黑体。Vantablack其实差不多也是类似的原理,当可见光射到Vantablack时,99.965%的可见光波段的电磁波都会在管壁之内发生不断的偏折,最后转化为热能。
那么,这个程度究竟有多黑呢?我们来举几个生活中常见的例子,大家就清楚了。
以学校的黑板为例(黑色的黑板,不是墨绿色的黑板),尽管看起来很黑,但是它表面仍然可以让我们看到一些纹理。事实上,它可以反射7%的可见光。
而用来铺马路的沥青,也可以反射4%的可见光。因此,我们才可以看到沥青的凹凸不平。
由此可见,99.965%的吸收率是有多么高。当我们真正看到这个物体的时候,甚至可能会惊呼出来:这是PS的吧!它们实在太黑而,以至于即使表面凹凸不平,有各种纹理,但也无法用肉眼看出来。
那么,Vantablack为何这么黑呢?
其实,看名字我们就知道了,碳纳米管黑体的微观结构,是一种管道阵列。据描述,这种微观的管式结构每一根管都只有头发的万分之一直径,可见是多么“精致”,以至于绝大部分粒子都无法进入。当光子射到Vantablack上时,会在官道之间的空间内发射不断偏折,而不是简单的反射,能量被材料吸收,最终转化为热量。
话说回来,科学家研究这么黑的东西,难道只是为了好玩吗?
显然不是。
以天文望远镜为例,科学家在利用它们观测宇宙时,很多杂光会进入望远镜,导致干扰。而如果在望远镜内壁涂上Vantablack,将这些杂光吸收,观测效果将会大幅提升。
在研发了Vantablack之后,这些科学家又继续努力,研发出了二代Vantablack。第二代的Vantablack比第一代还要黑,黑到他们已经无法测试其黑度究竟有多少了。
甚至还有人设想,如果这个材料用作服装上,会怎么样。网友表示:如果穿上这个材料的衣服,恐怕别人还以为是黑色的纸片在走路吧……
世上最黑的黑色
世上最黑的黑色
世上最黑的黑色,黑色在我们日常生活中是一个经常被使用到的颜色,衣服、鞋子、杯子都有黑色的款式,而简约大气的黑色是很多人的喜好,你知道世上最黑的黑色吗?阅读本篇文章,一起来了解一下吧。
世上最黑的黑色1
世界上最黑的黑色物质就是来自于MIT团队研发的一款材料,它的光线吸收能力能够达到99.995%,也就是说几乎所有的光线都不能在这一材质上被反射,因此只要涂上这种材料的物体基本上都像隐藏在了阴影之下一样,没有任何的体积可言,哪怕是闪亮的钻石。
世上最黑的黑色
来自英国的Surrey Nano Systems公司的MIT团队是这种黑色材质的主要研发者,据说这种材质之所以能够将光线的99%都吸收,一是因为黑色本身就能够吸收全部颜色的光照,二是它主要采用的极为细小的碳纳米排列而成的材质,因此这种紧密的方式就促使黑色的吸收力更加强劲,据说这种材质的每平方厘米至少包含了十亿个碳纳米颗粒。
那么你肯定想要知道它和其他的黑色到底有什么明显的区别呢?我们就可以拿钻石来进行试验,要知道钻石经过切割之后可是闪闪亮亮的,即便是涂抹上了材质也不会一丁点的反光都不会有,但MIT团队研发的这种材料在涂满黄钻之后,人们却发现钻石几乎没有露出一丝的破绽,在黑色背景中几乎就像是被p没了一样。
其次这种材质甚至连强烈的手电筒光芒都能够99%的吸收,MIT团队就做过这样一个试验,他们找来了一张普通的黑色卡纸,还有一张涂满了黑色颜料的纸张,以及一张涂满了特殊碳纳米材质的纸张,当手电筒的光芒一一划过它们的时候,我们就能看到明显的差别。
普通的黑色卡纸上会映照出明显的紫色光芒,呈现一个鲜明的圆形亮块,而涂满黑色颜料的纸张也是一样,甚至会按照纸张的褶皱出现不同的光斑,而有碳纳米技术处理的纸张却完全没有一丝紫色的灯光影子,就好像完全没有灯照射在上面一样,几乎完全被吸收殆尽,简直比宇宙最黑行星还要黑上数百倍。
世上最黑的黑色2
用于哈勃望远镜上的涂料是宇宙中最黑的物质之一。它通过降低散射光线,以使哈勃望远镜能拍摄太阳系内外天体的.最优质图片。
但是英国公司Surrey Nano Systems制造出了更黑的材料。
这种黑的惊人的材料被称为Vantablack,它黑到以至于目前甚至无法测量它到底有多黑。。。
该公司在YouTube上发布视频,比较了Vantablack和哈勃望远镜采用的黑色涂料Aeroglaze Z306。
跟Vantablack相比,Aeroglaze看上去甚至不像黑色材料。研究人员用同一束光照射两种材料,我们能看到哈勃黑色涂料的反光,但是却看不到Vantablack的反光:
研究人员换用红色激光照射两种材料,结果跟之前一样:
Vantablack吸收几乎所有的入射光,我们的眼睛几乎不可能觉察到来自Vantablack的反射光。Vantablack用紧密排列成束状的碳纳米管——比人头发还细得多的碳纳米管——制成,纳米管排列如此紧密以至于光可以进来但别想出去。
Surrey Nano Systems已经测试了Vantablack是否能适应太空环境,该材料可能会取代Aeroglaze被下一代太空望远镜选用。
该公司还制造了可喷涂的Vantablack喷漆,可以吸收99.8%的入射光,尽管这个值低于原始Vantablack材料99.965%的入射光吸收率。不过现在还没法在商场里买到Vantablack喷漆,目前Vantablack喷漆只能从英国,该公司所在地购买。
世界上最黑的物质 纳米碳管黑体可以吸收99.965%的可见光
颜色总是特别的神奇,两种颜色混合在一起就会变成另外一种颜色,多种颜色混合在一起就会变成黑色。黑色在生活中很常见,但是你知道世界上最黑的物质是什么吗?纳米碳管黑体是目前已知最黑物质之一,它能够吸收99.965%的可见光。
目前已经最黑的物质
纳米碳管黑体是目前已知世界上最黑的物质,它能够最高吸收99.965%的可见光波段电磁辐射。当光线摄入碳纳米管黑体的时候,光线并不会反射出去,而是会局限于管壁之中不断偏折,直到光能被转换成为热能为止。这种纳米碳管黑体,就是由垂直排列生成的碳纳米管组成的。
而碳纳米管则是在1991年1月的时候,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。这种碳纳米管一种管状的碳分子,它们并不总是笔直的,在局部可能出现凹凸的现象。
这种能够吸收光的超黑物质,在许多地方都很是有应用潜能。比如在望远镜的运用上,它可以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。除此之外它们将光能转变为热能的特性,在军事上也会有很多用途。
就连一些艺术家也对它很感兴趣,比如艺术家Anish Kapoor就使用过这种物质,并表示它就像颜料一样有用。还有一些突发奇想的网友,表示用这种物质做成夜行衣,在夜晚的时候可以与黑夜融为一体,因为它的吸光能力太强了,在黑暗中很难看见它。但是很可惜的是,这种黑色物质会彻底破坏衣服的特性,所以还无法制作成夜行衣。
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