迄今最黑材料问世,吸收99.99%入射光,已引起航空航天界密切关注(2)

2024-01-13 来源:飞速影视
发现,又源于巧合
人类历史上的很多科学发现,都来源于“机缘巧合”。比如诺贝尔奖的创立者阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔(Alfred Bernhard Nobel)在硝化甘油研究领域做出的最大贡献——发明出“达纳炸药”,就是偶然间发现的。硝化甘油制成的液体炸药,威力极大但安全性能很差,受到冲击极易爆炸。
诺贝尔就要求硝化甘油在运输时用罐装运,并且在罐与罐之间填充泥土,以防摇晃。而在一次运输途中,一个罐的偶然破裂,使硝化甘油泄漏到泥土中并被吸收。诺贝尔发现泥土吸收了硝化甘油后也相对稳定,进而深入研究,因此发明了用硅藻土吸收硝化甘油的这种既有威力又安全可控的新型炸药,后被命名为达纳炸药。
而这项关于“最黑材料”的研究成果,其实也并非是布赖恩·沃德尔和崔可航两位研究团队领导者的本意。他们两人的原计划,本来是想去试验在铝等导电材料的表面上生长碳纳米管的方法,以便提高材料的导电性能和热学性能。

迄今最黑材料问世,吸收99.99%入射光,已引起航空航天界密切关注


图 | 布莱恩·沃德尔(Brian Wardle)在实验室的照片(来源:MIT)
但当崔可航尝试在铝的表面上生长碳纳米管时,他遇到了一个棘手问题,这个问题和铝的耐腐蚀性也有关。当铝暴露在空气中时,其表面就会始终存在一层氧化物薄膜。而这层氧化物薄膜,起到了绝缘层的作用,阻碍了铝材的导电和传热。当他想办法去除铝的氧化层时,发现了一种盐或氯化钠的溶液。
当时,沃德尔的研究团队正尝试使用盐和其他厨房物品,比如小苏打和洗涤剂等,来生长碳纳米管。在他们的盐实验中,崔可航注意到氯离子可以侵蚀铝的表面并溶解其氧化层。他表示:“这种蚀刻工艺对许多金属来说都很常见。例如,轮船会受到含氯海水的腐蚀。而我们现在正利用这一过程为实验带来好处。”
崔可航将铝箔浸泡在盐水中,就可以去除氧化层。然后,他将铝箔迅速转移到一个无氧环境中,以防止其再次氧化,最后,将蚀刻的铝放入“烤箱”中,在那里,研究人员通过化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)的方法来生长碳纳米管。这样一来,研究人员就可以在铝的表面生长出碳纳米管,而且需求的条件温度降低了约 100 ℃。
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