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甯波材料所成功研制出吸光率高達99%的超黑吸光塗層
日期:2019-04-22, 查看:17 字體大小:

        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。

  超黑塗層現有或潛在的應用領域十分廣泛。例如,空間紅外天文望遠鏡處在工作狀態時,其內部元器件會因爲發熱而産生微量紅外線,從而幹擾儀器對于空間目標波段的觀測。爲此,有必要吸收儀器本身産生的光學幹擾,以提高望遠鏡對于目標信號的靈敏度。當然,對于雜質光源的屏蔽不僅僅是天文望遠鏡的需求,所有精密的光學儀器,都需要屏蔽無關的光學幹擾,如拉曼、紫外、紅外光譜儀等。光學或微波暗室需要做到真正的“暗”,才可以保證內部儀器工作不受幹擾。同時,軍事上也需要隱身技術,如爲軍事設備或人員提供各種必要的僞裝等。除此之外,太陽能電池也需要增強對于特定光源的吸收,以提高能量轉換效率。

  吸光材料的研究多關注于超黑物質。當光線與物體發生作用時,部分能量被物體吸收,部分未被吸收的能量被反射、散射或透射,反射與散射部分影響我們所觀察物體的顔色。當所有可見光都被物體吸收時,則物體表現爲黑色,所以物質越黑則吸光範圍越廣。相關研究的難點不僅在于超黑物質本身的研制,同時也在于超黑塗層的制備技術開發,因爲只有把超黑物質制備爲塗層,才能實現其長效工作。而且應用場景對基材的需求多種多樣,塗層服役工況條件各異,導致了超黑塗層研制困難重重。

  經過多年研究,中科院甯波材料所先進塗層與增材制造技術團隊的科研人員成功研制出一種新型超黑物質,並開發出一種新型超黑塗層。該塗層可以沈積在幾乎所有的材質基體表面,包括柔性基體,尺寸大小和形狀不受限制,並且可以實現高效、大面積的可控制備,可應用于超低溫、高溫、真空、液體等極端環境。經第三方權威機構測試,其在200nm-25μm波段吸光率高達99%。同時,該超黑塗層所用材料超輕,不會增加儀器自身重量。

  除了空間探測、精密儀器、超黑暗室、光伏組件之外,該塗層有望應用于所有需要光學信號調控的領域,包括衛星光學定位、數碼攝像機、建築隔熱保溫、視覺藝術設計等領域。未來,更多潛在的應用有望繼續被開發出來,這將是一個發展空間廣闊的藍海。

图1 先进涂层与增材制造团队开发的超黑涂层

图2 超黑涂层吸光效果演示

 

图3 第三方检测机构吸光度测试结果

  (表面事业部 付耀耀)

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