黑色是黑的，對(duì)嗎？美國(guó)航空航天局（NASA）一個(gè)正在研究更黑物質(zhì)的工程小組不這樣認(rèn)為，他們研究的這種物質(zhì)將幫助科學(xué)家收集很難獲得的科學(xué)測(cè)量結(jié)果，或是觀測(cè)現(xiàn)在還看不到的天體，如圍繞其它恒星的地球大小的在軌行星。
NASA戈達(dá)德航天飛行中心由10名技術(shù)員組成的小組正在研發(fā)這種基于納米技術(shù)的物質(zhì)，這是一種薄涂層的多壁碳納米管——由純碳構(gòu)成的微小中空管，比人的頭發(fā)細(xì)1萬(wàn)倍。納米管有多種潛在用途，特別是在電子設(shè)備與先進(jìn)材料方面，因?yàn)樗鼈兙哂歇?dú)特的電子特性和超強(qiáng)強(qiáng)度。不過(guò)在這次應(yīng)用中，NASA感興趣的是應(yīng)用這種技術(shù)，幫助抑制不守規(guī)矩的光束，這些光束通過(guò)一種奇怪的方式從儀器元件上彈回，并且污染測(cè)量。
NASA的戈達(dá)德航天飛行中心的科學(xué)家小組正在試驗(yàn)將用于航天器的微米技術(shù)和納米技術(shù)。目的是減少儀器衛(wèi)星表面的反射，使數(shù)據(jù)不被散射的光污染到。據(jù)驗(yàn)證，這種碳納米管比NASA目前用于航天器儀器上的Z306油漆要好10倍。
比漆更好
一名正在評(píng)估“用于碳評(píng)估的海洋輻射計(jì)”（ORCA）——旨在測(cè)量海上光合作用的下一代儀器——的效用的工程師認(rèn)為，這是一種能提供很多回報(bào)的技術(shù)，比NASA通常用來(lái)抑制雜散光線的儀器上使用的黑漆好10倍。
這項(xiàng)技術(shù)發(fā)揮作用是因?yàn)樗谐瑥?qiáng)的吸收能力。納米管自身能垂直折疊。管之間的細(xì)小縫隙能吸收99.5%照射光線。也就是說(shuō)，碳納米管涂層只反射很少光子，這意味著散射光線不會(huì)被表面反射，不會(huì)干擾科學(xué)家想要測(cè)量的光線。人類的眼睛看到物質(zhì)是黑色的是因?yàn)檫@個(gè)物體反射的光線很小。
研究小組從2007年開始研究這項(xiàng)技術(shù)。紐約的倫斯勒理工學(xué)院也在進(jìn)行類似研究，并在2008年宣布開發(fā)出了最黑的碳納米管物質(zhì)——比之前的記錄要黑3倍。哈格比安稱其開發(fā)的材料比NASA目前用來(lái)阻止系統(tǒng)散光的漆要黑10倍。未來(lái)他將更加適用于太空應(yīng)用。這是一種重要的特性。不是所有的技術(shù)都能用于太空，因?yàn)樘盏臈l件十分惡劣。
重大突破
這項(xiàng)突破發(fā)明了高粘性的底層材料，其上可以長(zhǎng)出碳納米管，直徑只有幾十納米。為了形成碳納米管，材料科學(xué)家通常采用一層鐵催化劑，在硅基上作為底層。然后將這種材料加熱到750°，加熱的同時(shí)，這種材料會(huì)被含碳的原料氣體所包圍。
哈格比安小組的材料科學(xué)家改變了底座和催化劑材料的厚度，以便制造出碳納米管，它不僅能吸收光線，還能固定在長(zhǎng)出它們的材料上。結(jié)果是，它們更加耐用，不容易被刮掉。該小組還在鈦上覆蓋了耐用的碳納米涂層，這是一種可用于太空的更好結(jié)構(gòu)材料。目前小組正在仔細(xì)調(diào)整生產(chǎn)技術(shù)，以確保穩(wěn)定的質(zhì)量和光抑制能力。
新增能力
哈格比安認(rèn)為，一旦小組要證明這種材料在太空中的適用性，材料就能為一起研制人員提供實(shí)在的益處。
目前，儀器開發(fā)者使用黑色油漆涂在擋板和其它元件上，減少散射光線。因?yàn)榉瓷湓囼?yàn)已經(jīng)證明這種涂層比漆更有效，儀器開發(fā)者可以讓元件自己長(zhǎng)出碳納米管，從而減少所需擋板，簡(jiǎn)化儀器設(shè)計(jì)。為了裝置更大的元件，小組在直徑最大13厘米（5英寸）的元件上安裝了一個(gè)15厘米（6英寸）的熔爐生長(zhǎng)納米管。按照NASA一份研發(fā)合同，小組還在研發(fā)一種獨(dú)立的技術(shù)，開發(fā)可用于較大的、非相容的表面上使用的碳納米管薄板。
除了簡(jiǎn)化儀器設(shè)計(jì)，這種技術(shù)還可以讓科學(xué)家們獲得很難獲得的測(cè)量（因?yàn)楝F(xiàn)有光壓技術(shù)具有有限性），或是獲得高反差區(qū)域物體的信息，包括在軌圍繞其它恒星的行星。
正在制造并調(diào)試儀器樣機(jī)的ORCA小組，是第一個(gè)真正使用并試驗(yàn)這種技術(shù)的機(jī)構(gòu)。這種儀器是氣旋體/云/生態(tài)系統(tǒng)（ACE）任務(wù)的先驅(qū)，需要強(qiáng)大的光抑制技術(shù)，因?yàn)檫@種儀器收集的光90%以上來(lái)源于大氣層。因此，小組正在尋求抑制光線的技術(shù)，使其不要污染小組需要獲取的微弱信號(hào)。
ORCA首席研究員表示，擁有有效的吸收器很關(guān)鍵，這種碳納米管能夠提供解決方案。如果他們能夠繼續(xù)推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)使其應(yīng)用于別的航天器元件之上，那么這對(duì)NASA而言將是非常重要的進(jìn)展。（中國(guó)航天工程咨詢中心 許紅英 侯丹）
NASA戈達(dá)德航天飛行中心由10名技術(shù)員組成的小組正在研發(fā)這種基于納米技術(shù)的物質(zhì)，這是一種薄涂層的多壁碳納米管——由純碳構(gòu)成的微小中空管，比人的頭發(fā)細(xì)1萬(wàn)倍。納米管有多種潛在用途，特別是在電子設(shè)備與先進(jìn)材料方面，因?yàn)樗鼈兙哂歇?dú)特的電子特性和超強(qiáng)強(qiáng)度。不過(guò)在這次應(yīng)用中，NASA感興趣的是應(yīng)用這種技術(shù)，幫助抑制不守規(guī)矩的光束，這些光束通過(guò)一種奇怪的方式從儀器元件上彈回，并且污染測(cè)量。
NASA的戈達(dá)德航天飛行中心的科學(xué)家小組正在試驗(yàn)將用于航天器的微米技術(shù)和納米技術(shù)。目的是減少儀器衛(wèi)星表面的反射，使數(shù)據(jù)不被散射的光污染到。據(jù)驗(yàn)證，這種碳納米管比NASA目前用于航天器儀器上的Z306油漆要好10倍。
比漆更好
一名正在評(píng)估“用于碳評(píng)估的海洋輻射計(jì)”（ORCA）——旨在測(cè)量海上光合作用的下一代儀器——的效用的工程師認(rèn)為，這是一種能提供很多回報(bào)的技術(shù)，比NASA通常用來(lái)抑制雜散光線的儀器上使用的黑漆好10倍。
這項(xiàng)技術(shù)發(fā)揮作用是因?yàn)樗谐瑥?qiáng)的吸收能力。納米管自身能垂直折疊。管之間的細(xì)小縫隙能吸收99.5%照射光線。也就是說(shuō)，碳納米管涂層只反射很少光子，這意味著散射光線不會(huì)被表面反射，不會(huì)干擾科學(xué)家想要測(cè)量的光線。人類的眼睛看到物質(zhì)是黑色的是因?yàn)檫@個(gè)物體反射的光線很小。
研究小組從2007年開始研究這項(xiàng)技術(shù)。紐約的倫斯勒理工學(xué)院也在進(jìn)行類似研究，并在2008年宣布開發(fā)出了最黑的碳納米管物質(zhì)——比之前的記錄要黑3倍。哈格比安稱其開發(fā)的材料比NASA目前用來(lái)阻止系統(tǒng)散光的漆要黑10倍。未來(lái)他將更加適用于太空應(yīng)用。這是一種重要的特性。不是所有的技術(shù)都能用于太空，因?yàn)樘盏臈l件十分惡劣。
重大突破
這項(xiàng)突破發(fā)明了高粘性的底層材料，其上可以長(zhǎng)出碳納米管，直徑只有幾十納米。為了形成碳納米管，材料科學(xué)家通常采用一層鐵催化劑，在硅基上作為底層。然后將這種材料加熱到750°，加熱的同時(shí)，這種材料會(huì)被含碳的原料氣體所包圍。
哈格比安小組的材料科學(xué)家改變了底座和催化劑材料的厚度，以便制造出碳納米管，它不僅能吸收光線，還能固定在長(zhǎng)出它們的材料上。結(jié)果是，它們更加耐用，不容易被刮掉。該小組還在鈦上覆蓋了耐用的碳納米涂層，這是一種可用于太空的更好結(jié)構(gòu)材料。目前小組正在仔細(xì)調(diào)整生產(chǎn)技術(shù)，以確保穩(wěn)定的質(zhì)量和光抑制能力。
新增能力
哈格比安認(rèn)為，一旦小組要證明這種材料在太空中的適用性，材料就能為一起研制人員提供實(shí)在的益處。
目前，儀器開發(fā)者使用黑色油漆涂在擋板和其它元件上，減少散射光線。因?yàn)榉瓷湓囼?yàn)已經(jīng)證明這種涂層比漆更有效，儀器開發(fā)者可以讓元件自己長(zhǎng)出碳納米管，從而減少所需擋板，簡(jiǎn)化儀器設(shè)計(jì)。為了裝置更大的元件，小組在直徑最大13厘米（5英寸）的元件上安裝了一個(gè)15厘米（6英寸）的熔爐生長(zhǎng)納米管。按照NASA一份研發(fā)合同，小組還在研發(fā)一種獨(dú)立的技術(shù)，開發(fā)可用于較大的、非相容的表面上使用的碳納米管薄板。
除了簡(jiǎn)化儀器設(shè)計(jì)，這種技術(shù)還可以讓科學(xué)家們獲得很難獲得的測(cè)量（因?yàn)楝F(xiàn)有光壓技術(shù)具有有限性），或是獲得高反差區(qū)域物體的信息，包括在軌圍繞其它恒星的行星。
正在制造并調(diào)試儀器樣機(jī)的ORCA小組，是第一個(gè)真正使用并試驗(yàn)這種技術(shù)的機(jī)構(gòu)。這種儀器是氣旋體/云/生態(tài)系統(tǒng)（ACE）任務(wù)的先驅(qū)，需要強(qiáng)大的光抑制技術(shù)，因?yàn)檫@種儀器收集的光90%以上來(lái)源于大氣層。因此，小組正在尋求抑制光線的技術(shù)，使其不要污染小組需要獲取的微弱信號(hào)。
ORCA首席研究員表示，擁有有效的吸收器很關(guān)鍵，這種碳納米管能夠提供解決方案。如果他們能夠繼續(xù)推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)使其應(yīng)用于別的航天器元件之上，那么這對(duì)NASA而言將是非常重要的進(jìn)展。（中國(guó)航天工程咨詢中心 許紅英 侯丹）
