北京时间11月14日消息,近期,美国宇航局的工程师们成功研制出一种特种材料,它能实现对紫外,可见光,红外线以及远红外波段光线超过99%的吸收率。这项技术的出现有望开启太空探索的新疆界。
美国宇航局戈达德空间飞行中心的一个工程师小组在近日举行的SPIE光学与光子学会议上做了相关报告。这是该行业内最大的跨学科技术会议。据开发这一技术的10人戈达德工程师小组负责人约翰·哈戈皮恩(John Hagopian)表示,他们随后还对这种新型材料的吸收性能进行了额外的验证性测试,以检验其有效性。
他说:“反射测试显示我们开发的材料已经成功地将材料的吸收性能提升了50倍以上。之前也有团队研制出吸收性能接近完美的材料,但是他们的材料只在较窄的波段,如紫外和可见光波段有效,而我们的材料则实现了从紫外一直到远红外的全波段吸收,这是前所未有的。”
这种材料本质上就是多层的纳米碳管涂层,这是一种中空的纯碳元素构成的管状体,厚度要比人的头发丝直径小1万倍。它们垂直附着于不同的基底材料表面,就像地毯上的毛。工程师小组已经测试过将这些材料附着于硅,氮化硅,钛和不锈钢的表面,这些都是在太空工程中常用的材料。为了让纳米碳管得以顺利附着,戈达德飞行中心的工程师斯蒂芬妮·盖提(Stephanie Getty)在这些测试材料的表面涂上一层铁催化剂涂层。随后她将材料加热至750摄氏度,同时将其暴露于含碳物料气体环境中。
测试显示这种材料在诸多太空领域都有着很好的应用,尤其是当科学任务上需要进行多波段观测时便更加显示其重要性。其中一项重要应用就是杂散光抑制。附着在材料表面的纳米碳管可以收集并阻滞背景光线,从而阻止其从表面反射出去,进而对科学家们需要观测的目标光线之间发生干扰。正是由于仅有极少部分的光线能够反射出去,因此在人的肉眼,甚至灵敏的仪器看来,这种材料都是黑色的。
尤其是,小组发现这种材料在紫外和可见光波段的光线吸收率高达99.5%,而在波长稍长的波段以及远红外波段的吸收率也达到了98%。哈戈皮恩说:“我们的这种材料相比其他材料的优势在于其吸收率要比后者高出10~100倍,具体的性能取决于波段的不同。”