在2016年曾有一款涂料震驚涂料界,那就是英國每日郵報報道的“Vantablack S-VIS”光吸收黑涂料。據(jù)報道,該涂料能“捕獲99.956%(有的報道是99.98%)的入射光線,反射率比哈勃太空望遠鏡超黑涂料低17倍”!根據(jù)此特性,人們稱之為最“黑”黑科技涂料。

圖片源自環(huán)球網(wǎng)
這種涂料到底是根據(jù)什么技術(shù)路線來實現(xiàn)超高吸收率、超低反射率的呢?讓我們看看報道中對它有限的技術(shù)層面的描述吧:涂料采用“低溫碳納米管混合物制造”,它的“納米結(jié)構(gòu)基本上吸收所有入射光線,能夠吸收99.956%的入射光線?!薄安煌谄渌谏瘴镔|(zhì),它可應用于較廣視角和波長范圍?!边@種黑色噴涂材料“可使3D物體變成2D黑洞形狀,涂料不能噴涂在物理接觸或者磨損區(qū)域,在100℃以內(nèi)可做為穩(wěn)定表面?!?span>
涂料采用低溫碳納米管混合物,我們需要注意的是“混合物”,為什么是混合物呢?因為材料的材質(zhì)、形狀、粒徑都會影響光波(電磁波)的吸收、反射、透射性能。依據(jù)麥克斯韋對吸波與反射的相關(guān)理論,采用混合物是讓涂料具備各波段光波(電磁波)的匹配性。一束光(電磁波)射到物體表面,是穿透還是吸收或者透射,這與材料與此波段的光的阻抗匹配性、衰減匹配性(包括電阻性損耗、電介性損耗、磁損耗、磁滯損耗、阻尼損耗等)有關(guān)。非人造光大多為多種不同波長、頻率的光混合而成,要想做到更好的吸收,材料必須具有光(波)適應廣譜性,采用“碳納米管混合物”就是這個原因。報道中的“不同于其它黑色吸收物質(zhì),它可應用于較廣視角和波長范圍”,“較廣”有多廣呢?“在100℃以內(nèi)可做為穩(wěn)定表面”這句話給出了答案,通過溫度我們可以查出它的波長上限。

涂料的吸光率已經(jīng)達到了99.956%,那能做到100%嗎?我們認為可以無限接近不能做到100%,因為涂料要成膜少不了成膜物質(zhì)也就是樹脂,對于有機物(有時亦可是無機物)它對可見光的全頻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響就越大。在這款涂料中也看到了相關(guān)描述給了佐證“涂料不能噴涂在物理接觸或者磨損區(qū)域”,之所以不能,要么就是必須保持一個啞光面的表層結(jié)構(gòu),要么涂層的成膜樹脂較少,觸碰之下就有可能造成涂層破壞。
這款涂料的出現(xiàn),讓我們看到了涂層在光波(電磁波)吸收中接近理論上限的吸收率。雖然這款涂料只適合在“沒有物理接觸”的純凈環(huán)境中使用,而且在使用中還要考慮其吸收光波后的降溫問題,但它的出現(xiàn),也就是99.956%的百分率的出現(xiàn)讓功能涂料科研人員有了借鑒和目標。

也許,中國的涂料企業(yè)更專注于科技與效益的轉(zhuǎn)化,他們以市場需求為出發(fā)點,圍繞著實用、適用、廣譜性適用去研發(fā)產(chǎn)品。與Vantablack S-VIS光吸收黑涂料類似的相關(guān)涂料的研發(fā),我國志盛威華開展的較早。負責電磁波相關(guān)涂料研發(fā)的張工向我們強調(diào)了三點:
1. 電磁波(可見光也屬于電磁波)涂料研究,是多學科的結(jié)合需要團隊來完成,其中電磁理論知識尤為重要;
2. 有很多需求是有偏向的,研發(fā)的過程中特殊功能與基礎(chǔ)功能有時就是矛盾的,可以說是“按下葫蘆浮起瓢”,好的電磁波涂料不是某一功能達到理論點,而是在和諧共存的情況下達到峰值;
3. 使用者在選擇涂料時一定要考慮“長效”兩字,長效并不是單純的指肉眼可見的長時間不脫落、不開裂、不粉化,還要看所需求的功能是否會有衰減,衰減期有多久。
目前志盛威華電磁波類涂料有:反射太陽光降溫節(jié)能的太陽熱反射涂料(ZS-221)、促進400℃以下高溫物體熱輻射加強散熱的熱輻射散熱涂料(ZS-411)、在1800℃以內(nèi)高溫爐膛中使用均衡爐溫防結(jié)焦防高溫氧化的遠紅外輻射涂料(ZS-1061)、高反射阻止輻射波穿透和吸收的吸波溫控涂料(ZS-2021)、高吸收高轉(zhuǎn)換的吸波增熱涂料(ZS-2022)等。
據(jù)悉,志盛智能溫控涂料正在緊張研制中?!安皇窍嘧儾牧?!”張工笑了笑說“與原子外圍電子層有關(guān),與微電流有關(guān)?!碑攩柕胶螘r上市時,張工嚴肅的說:“一個新產(chǎn)品從研發(fā)到推向市場要經(jīng)歷:理論研究、小樣研制、試驗室測試、實際應用小試、放大中試等環(huán)節(jié),有些環(huán)節(jié)還是循環(huán)重復的,只有這些測試全部通過了才會小面積推向市場進入調(diào)整期,調(diào)整期完成后才算是成品,此時才能推向市場,市場應用5年以上沒有問題,我們才稱此項技術(shù)為成熟技術(shù),相關(guān)產(chǎn)品為成熟產(chǎn)品!”讓我們一起期待更多高科技產(chǎn)品的面世吧!