近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进涂层与增材制造技术团队经过多年研究，成功开发出一种超黑涂层。经第三方权威机构检测，200nm-25μm波段吸光率高达99%。该涂层可在多种基材表面沉积，同时可实现大面积批量制备，而且可适应高温、低温、真空、液体等极端服役环境，具有极广阔的应用前景。
图1 先进涂层与增材制造团队开发的超黑涂层
超黑涂层现有或潜在的应用领域十分广泛。例如，空间红外天文望远镜处在工作状态时，其内部元器件会因为发热而产生微量红外线，从而干扰仪器对于空间目标波段的观测。为此，有必要吸收仪器本身产生的光学干扰，以提高望远镜对于目标信号的灵敏度。当然，对于杂质光源的屏蔽不仅仅是天文望远镜的需求，所有精密的光学仪器，都需要屏蔽无关的光学干扰，如拉曼、紫外、红外光谱仪等。光学或微波暗室需要做到真正的“暗”，才可以保证内部仪器工作不受干扰。同时，军事上也需要隐身技术，如为军事设备或人员提供各种必要的伪装等。除此之外，太阳能电池也需要增强对于特定光源的吸收，以提高能量转换效率。
吸光材料的研究多关注于超黑物质。当光线与物体发生作用时，部分能量被物体吸收，部分未被吸收的能量被反射、散射或透射，反射与散射部分影响我们所观察物体的颜色。当所有可见光都被物体吸收时，则物体表现为黑色，所以物质越黑则吸光范围越广。相关研究的难点不仅在于超黑物质本身的研制，同时也在于超黑涂层的制备技术开发，因为只有把超黑物质制备为涂层，才能实现其长效工作。而且应用场景对基材的需求多种多样，涂层服役工况条件各异，导致了超黑涂层研制困难重重。
图2 超黑涂层吸光效果演示
经过多年研究，中科院宁波材料所先进涂层与增材制造技术团队的科研人员成功研制出一种新型超黑物质，并开发出一种新型超黑涂层。该涂层可以沉积在几乎所有的材质基体表面，包括柔性基体，尺寸大小和形状不受限制，并且可以实现高效、大面积的可控制备，可应用于超低温、高温、真空、液体等极端环境。经第三方权威机构测试，其在200nm-25μm波段吸光率高达99%。同时，该超黑涂层所用材料超轻，不会增加仪器自身重量。
图3 第三方检测机构吸光度测试结果
除了空间探测、精密仪器、超黑暗室、光伏组件之外，该涂层有望应用于所有需要光学信号调控的领域，包括卫星光学定位、数码摄像机、建筑隔热保温、视觉艺术设计等领域。未来，更多潜在的应用有望继续被开发出来，这将是一个发展空间广阔的蓝海。
来源：中科院宁波材料所
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