在《你是我的眼》中,盲人歌手蕭煌奇深情地唱出“你眼前的黑不是黑,你說的白是什么白”,生動地描繪了視覺殘障人士對光明世界的渴望。然而,對于能夠看到身邊周遭萬物的普通人來說,一些色彩依舊會騙過人類的視覺,甚至光線。更神奇的是,這些色彩還有其他神奇的功效,能夠對人類的生活起到意想不到的作用,而造就這種奇跡的,是日新月異的納米技術。
黑得如同現實缺了一塊
下面這張圖,在面具旁邊有一塊黑色的“漏洞”。然而,這并不是拙劣的摳圖,那塊“黑洞”其實是在同樣的面具上,覆蓋了一種黑色涂料。
黑色涂料覆蓋了面具,如同摳圖| www.Surreynanosystems.com
這種涂料叫做“Vantablack”,它能吸收99.96%的光線。當被Vantablack覆蓋住后,面具上幾乎沒有光線被反射過來。如果你正面直視它,就會失去空間的縱深感,如同凝視深淵。
兩個面具的側面 | www.Surreynanosystems.com
“Vanta”是“垂直排列碳納米管陣列”(Vertically-aligned nanotube array)的縮寫 。這個名字也明示了它的本質:這種涂層其實是緊密排列成束狀的碳納米管。
1991年,日本學者飯島澄男發現了“碳納米管”。這種高導電、高強度的線狀材料,立刻引起了學界和企業界的興趣。
但是,碳納米管在實際使用時卻面臨很多問題,其中最不好解決的就是它們總是相互纏繞在一起,就好像耳機線一樣。這種糾纏在一起的碳納米管,會極大減少能被有效利用的面積,同時其本身的導電性等指標也會受到影響。
于是,學者們就想出了一種解決方案:讓這些碳納米管垂直生長起來,也就是形成碳納米管陣列,如同在平地上種樹一樣。而這種“碳納米管小森林”,有序度高、纏繞少,能夠充分發揮碳納米管的優異性能,在電子元器件中有很大的應用潛力。
一種長在硅片上的碳納米管陣列,如同小樹林一樣地筆直生長[2]
再回到Vantablack的顏色上。它能達到如此的吸光能力,也是因為碳納米管陣列的特殊結構。
當光線入射到碳納米管陣列后,光會在納米管組成的森林中不斷偏折,不斷反彈,并最終被吸收,也就幾乎不會反射出去。
簡單來說,之所以Vantablack如此之黑,是因為光在碳納米管中“迷了路”。
自2014年面世后,Vantablack一度作為“最黑的人造物”,入選了吉尼斯世界紀錄。然而,這個紀錄在隨后不斷被打破。
目前公開報道中,“最黑的材料”來自美國麻省理工學院(MIT)。2019年,MIT的研究團隊研發了一種吸光能力高達99.995%的材料[3]。
研究者的這次突破也實屬偶然。這項研究原本目標是提高導電材料性能,但當他們不斷在涂層中塞入垂直碳納米管后,卻陰差陽錯得到了這么一種“比黑更黑”的物質。
不過,目前這種材料還沒有具體的名字,工藝也沒那么成熟。所以,在“黑”的領域,Vantablack還是最為人稱道。
理論上,這些“黑材料”的用處很多,最容易想到的,就是可以給光學儀器或者天文望遠鏡來做遮光罩。不過,即使是工藝成熟的Vantablack,它的制備要求也十分苛刻。同時,作為涂層的話,碳納米管陣列也很容易脫落或者褪色,需要精心保護。
雖然暫時在商業上沒法大范圍推廣,但架不住很多先鋒者們前來嘗鮮。比如,寶馬公司涂裝了他們的一輛車;也有瑞士手表廠商,用這個材料做了全黑的表盤。
按網友的評價:這些物件涂上了Vantablack后,就好像游戲中“未解鎖”的道具。
顯然,藝術家們也不會放過這種極致的顏色。2016年,英國藝術家安尼什·卡普爾(Anish Kapoor)買下了用Vantablack進行藝術創作的獨家權利。這事當時還引起了巨大爭議,大家議論的焦點是:藝術家能壟斷一種顏色嗎?
但準確來講,卡普爾并沒有壟斷這種黑色。因為Vantablack只是一種材料,卡普爾只是得到了這種材料的獨家使用權,就如同一家公司占有一個專利一樣。只不過,恰巧只有這種材料能實現這種極致的黑色。
有消息稱,卡普爾的第一件Vantablack作品,將在2021年問世,這值得期待。