揭秘：最“黑”黑科技涂料的“黑”原理

在2016年曾有一款涂料震惊涂料界，那就是英国每日邮报报道的“Vantablack S-VIS”光吸收黑涂料。据报道，该涂料能“捕获99.956%（有的报道是99.98%）的入射光线，反射率比哈勃太空望远镜超黑涂料低17倍”！根据此特性，人们称之为最“黑”黑科技涂料。

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这种涂料到底是根据什么技术路线来实现超高吸收率、超低反射率的呢？让我们看看报道中对它有限的技术层面的描述吧：涂料采用“低温碳纳米管混合物制造”，它的“纳米结构基本上吸收所有入射光线，能够吸收99.956%的入射光线。”“不同于其它黑色吸收物质，它可应用于较广视角和波长范围。”这种黑色喷涂材料“可使3D物体变成2D黑洞形状，涂料不能喷涂在物理接触或者磨损区域，在100℃以内可做为稳定表面。”

涂料采用低温碳纳米管混合物，我们需要注意的是“混合物”，为什么是混合物呢？因为材料的材质、形状、粒径都会影响光波（电磁波）的吸收、反射、透射性能。依据麦克斯韦对吸波与反射的相关理论，采用混合物是让涂料具备各波段光波（电磁波）的匹配性。一束光（电磁波）射到物体表面，是穿透还是吸收或者透射，这与材料与此波段的光的阻抗匹配性、衰减匹配性（包括电阻性损耗、电介性损耗、磁损耗、磁滞损耗、阻尼损耗等）有关。非人造光大多为多种不同波长、频率的光混合而成，要想做到更好的吸收，材料必须具有光（波）适应广谱性，采用“碳纳米管混合物”就是这个原因。报道中的“不同于其它黑色吸收物质，它可应用于较广视角和波长范围”，“较广”有多广呢？“在100℃以内可做为稳定表面”这句话给出了答案，通过温度我们可以查出它的波长上限。

涂料的吸光率已经达到了99.956%，那能做到100%吗？我们认为可以无限接近不能做到100%，因为涂料要成膜少不了成膜物质也就是树脂，对于有机物（有时亦可是无机物）它对可见光的全频段的吸收率是有限的，成膜物含量越高，涂料吸光率受到的影响就越大。在这款涂料中也看到了相关描述给了佐证“涂料不能喷涂在物理接触或者磨损区域”，之所以不能，要么就是必须保持一个哑光面的表层结构，要么涂层的成膜树脂较少，触碰之下就有可能造成涂层破坏。

这款涂料的出现，让我们看到了涂层在光波（电磁波）吸收中接近理论上限的吸收率。虽然这款涂料只适合在“没有物理接触”的纯净环境中使用，而且在使用中还要考虑其吸收光波后的降温问题，但它的出现，也就是99.956%的百分率的出现让功能涂料科研人员有了借鉴和目标。

也许，中国的涂料企业更专注于科技与效益的转化，他们以市场需求为出发点，围绕着实用、适用、广谱性适用去研发产品。与Vantablack S-VIS光吸收黑涂料类似的相关涂料的研发，我国志盛威华开展的较早。负责电磁波相关涂料研发的张工向我们强调了三点：

1.  电磁波（可见光也属于电磁波）涂料研究，是多学科的结合需要团队来完成，其中电磁理论知识尤为重要；

2.  有很多需求是有偏向的，研发的过程中特殊功能与基础功能有时就是矛盾的，可以说是“按下葫芦浮起瓢”，好的电磁波涂料不是某一功能达到理论点，而是在和谐共存的情况下达到峰值；

3.  使用者在选择涂料时一定要考虑“长效”两字，长效并不是单纯的指肉眼可见的长时间不脱落、不开裂、不粉化，还要看所需求的功能是否会有衰减，衰减期有多久。

目前志盛威华电磁波类涂料有：反射太阳光降温节能的太阳热反射涂料（ZS-221）、促进400℃以下高温物体热辐射加强散热的热辐射散热涂料（ZS-411）、在1800℃以内高温炉膛中使用均衡炉温防结焦防高温氧化的远红外辐射涂料（ZS-1061）、高反射阻止辐射波穿透和吸收的吸波温控涂料（ZS-2021）、高吸收高转换的吸波增热涂料（ZS-2022）等。

据悉，志盛智能温控涂料正在紧张研制中。“不是相变材料！”张工笑了笑说“与原子外围电子层有关，与微电流有关。”当问到何时上市时，张工严肃的说：“一个新产品从研发到推向市场要经历：理论研究、小样研制、试验室测试、实际应用小试、放大中试等环节，有些环节还是循环重复的，只有这些测试全部通过了才会小面积推向市场进入调整期，调整期完成后才算是成品，此时才能推向市场，市场应用5年以上没有问题，我们才称此项技术为成熟技术，相关产品为成熟产品！”让我们一起期待更多高科技产品的面世吧！