就像盯著黑洞看：地表最黑材料「奈米碳管黑體」

2015/05/26 |

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編譯 / 許瑞福（台大電機系雙主修哲學，人文與科學的兩棲類）編輯 / y編

逍遙自在的油漆工思想大家莊子曾經寫下：「人皆知有用之用，而莫知無用之用也。」看看這塊黑漆漆的東西，你不禁懷疑：「這到底有什麼用啊？」這時候，發明它的科學家們肯定會跳出來說：「你這不識貨的傢伙！」

在英國南方一座不顯眼的工業區，科學家們用奈米碳管做出了一種新材料，這種材料就像黑洞一樣黑，因以為號曰：「奈米碳管黑體」（Vantablack）！

奈米碳管黑體能吸收99.965%的入射光，你幾乎看不見它，只能見到的這團黑漆漆的東西周圍的空隙，然後推測那裡應該有些什麼東西。奈米碳管黑體的第一批顧客來自國防與航太部門，它被用來製作需要匿蹤的飛行器、武器，或是敏銳的天文望遠鏡，可以防止雜散光的進入。

奈米碳管黑體是由鋁箔上的奈米碳管所構成。薩里奈米系統（Surrey NanoSystems）這家公司費了九牛二虎之力才開發出來，因此將它視為商業機密，相關的細節外人難以窺探。不過從奈米碳管黑體的名字中也許藏有蛛絲馬跡，因為「Vanta」意指垂直對齊的奈米碳管陣列（vertically aligned carbon nanotube arrays）。而薩里奈米系統公司，最在行的正是低溫原子沉積製程（low-temperature atomic deposition processes），所以很可能是利用原子層沉積（atomic layer deposition）或化學氣相沉積（chemical vapor deposition）將奈米碳管沉積於鋁箔基質上。

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除了在《Optics Express》這份期刊上以外，還能從這篇論文中找到一些蛛絲馬跡，這份論文主要在討論這種材料是否能夠用在航空領域上。

先前奈米碳管的相關研究指出，如果將垂直對齊的奈米碳管排列緊密，光會進得來但出不去。奈米碳管（如同石墨烯）是吸收光線絕佳的材料，輻射線射入材料時，會在材料上反覆彈跳並吸收殆盡，幾乎沒有輻射可以逃脫出去。由於有相似的特性，石墨烯也被寄望用來製作超敏銳成像感測器。

這是奈米碳管黑體在顯微鏡底下的樣子，垂直緊密排列的奈米碳管。

奈米碳管黑體可以吸收99.965%的入射光，也就是說只有0.035%的光被反射出來。薩里奈米系統公司並沒有清楚指出吸收頻率的波段，但我們從之前的研究可以得知，奈米碳管具有驚人的吸收光譜頻寬－從紫外線、可見光、紅外線到微波，因此奈米碳管黑體是匿蹤飛行器、武器以及其他軍用設施最棒的材料。除此之外，它也用來放置於望遠鏡與其它成像裝置的內部，吸收環境散亂的光線來提高解析度與觀測範圍。

公司的技術長Ben Jensen說：「很難用言語描述這個材料，因為你根本無法『真的』看到它。即便你把奈米碳管黑體彎曲或弄皺，它看起來仍然是平的。」、「彎曲或弄皺奈米碳管黑體後，你以為能夠看見像山丘一般的高低起伏，但事實上你還是只能看到黑黑一片，就像根本沒有任何東西存在。這感覺實在是太奇怪了！」

一位未曾參與過研究的英國教授Stephen Westland則說：「這些新的材料，根本就像是黑洞！」也因為它黑的像黑洞一樣的特性，藝術家Sir Anish Kapoor也利用它來進行創作。

薩里奈米設備公司表示，首批奈米碳管黑體訂單已經出貨，目前也正在擴大生產，以便能滿足在國防及太空領域的所有初期客戶需求。NASA也曾開發出一種非常似的材料稱為「super-black」，但並沒有提及是否可以量產。目前NASA的天文望遠鏡的內部只用了黑色塗料覆蓋，而非使用NASA開發的super-black材料。（延伸閱讀：史蒂芬‧霍金的新研究－不存在黑洞）

讓我們期待一下，很可能不久之後就可以看到真正的隱形飛機或是坦克，明明從身邊開過去卻什麼都見不到！

參考資料：