關於Vantablack

您所未知的Vantablack

研究光學的朋友們，大家好，我是黑匠國際的老黑。

黑匠國際是專門研發與銷售黑色吸光素材的公司。說起黑色素材，不得不談到，目前號稱世界最黑的黑色物質，《Vertically Aligned NanoTube Arrays（簡稱Vantablack）》。

是由英國的Surrey Nanosystems公司研發，基於碳納米管（垂直排列的碳納米管）材料，據說可吸收99.965%光線。

在可見光領域，可以說是黑色素材的象徵，黑色素材的王者。

去年與寶馬公司和合作，在法蘭克福車展發布了世界最黑寶馬X6，成了大熱門話題。

但是，很意外的是這麼鼎鼎大名的世界最黑物質，看到其實物的人卻很少，了解也不是很多，大家的了解就是確實黑，不過如此。

所以本篇要詳解Vantablack物質，揭開它的面紗。

本篇使用的Vantablack商品目錄下載於Surrey Nanosystems公司的官方網站

https://www.surreynanosystems.com/。

想了解的朋友可以去下載。

Vantablack的全半球反射率到底是多少？

Vantablack的廣告語是《可見光裡最大吸收99.965%光線》。換句話說是《吸光率是99.965%》，那麼問題來了，什麼叫吸光率？

通常來講，當光線照射的某個物體時，有被反射的，有被吸收的，有被透射的。其中反射光的強度和透射光的強度是可以測量，因此反射率，透射率是指一般的指標。所以光吸收率這個詞以前對於我來說也是比較陌生的。

稍微跑題，我先說明一下什麼叫《全半球反射率》，被某種物體反射的光線以什麼樣的角度飛向哪裡，取決於其表面的凹凸和性質。把這些亂雜的反射線再一次集中到一個點，計量出這些反射線的總和數值叫做《全半球反射率》或者《全反射率》。請看下方略圖。在可見光裡的《全反射率》的數值應該能說是衡量黑色的指標。

鑑於這些，我們在看一下Vantablack的商品目錄，它的特徵為：全半球反射率為0.036%（700nm時）。換句話說它的吸光率為99.965%。

但是，我們看他的商品目錄，怎麼也找不著0.036%的數值，目錄是記載著每個不同波長下的全反射率。數值如下。

250nm 0.4%

550nm 0.13%

700um 0.10%

1400nm 0.10%

5um 0.12%

14um 0.4%

哪裡有0.036%？看官方圖表的話，在可見光領域的平均全反射率大概在0.2%左右。

我覺得這才是Vantablack的真正的全反射率。不過這個數值也很了不起，非常厲害。比如通常使用在光學設備裡的防反射黑色素材，它的全反射率大概在5%左右。

後來我們有幸在日本見到了Surrey nanosystems公司的CEO，他說《0.036%數值是正反射率》。

哦，好吧。

Vantablack的施工條件

Vantablack是有系列產品。下面主要說明其中最黑的無印Vantablack。

Vantablack的名字由來Vertically Aligned NanoTube Arrays + Black。從名字上不難看出它是《垂直排列的碳納米管》結構。

在物體的表面利用真空蒸鍍方式，使碳納米管像茂密的森林般垂直排列，但這時候需要的溫度是430℃。換句話說這些基材物體得有非常高的耐熱性。並且真空裝置的大小也有限制，估計施工出來的大小也會被限制。而且碳納米管操作也比較難，被指出具有毒性成分，操作不當吸引到體內對身體有很大的影響，塗表層也很脆弱，是不能觸摸的。所以做出來的東西，只能密封在玻璃框或者戴防塵口罩等裝備去觀賞。

綜上所述，Vantablack知名度很大，但很少人接觸是理所當然的。

Vantablack的系列產品

說起Vantablack，很容易被誤解的就是它的系列產品。剛在上面說明的無印Vantablack以外，還有幾個名稱後加Vantablack的系列產品。但是它們的加工工程，吸光性能以及黑色處理截然不同。

Vantablack S-VIS

可以用噴霧器噴塗，但也需要100～280℃溫度和真空環境，在物體表面噴射後形成任意的碳納米管集體。據說可以給立體形狀施工，因此他們網站上能看到的代表作，很有可能是用這個方法處理的。從目錄上看，在可見光領域裡，針對無印Vantablack的平均0.2%的表現來看，S-VIS大概在0.3%左右。既然使用了碳納米管的話，它也就無法觸摸，也得成為被隔離的保護對象。

Vantablack VBx2

這款就沒有使用碳納米管，是屬於黑色塗料。在篇頭所說的法蘭克福上的黑色寶馬X6是用這款黑色塗料噴塗的。

很多人對這款黑色塗料和碳納米管形成了誤解，把塗在BMW X6Vantablack誤以為是吸光率高達99.965%碳納米管。其實從它的圖表裡看這款黑色塗料平均全反射率大概在1.1%左右。這個成績也是不錯的。在低反射性能和抗磨性能上兩者如同魚和熊掌，兩者不能兼得的。原因是要想讓它有不錯的抗磨性的話，在其表面上塗上硬化塗料。但是硬化塗料會把原來表面上的微細凹凸層給覆蓋掉。因此，目前我看到的既有低反射又有抗磨性的塗料中，成績最好的塗料也就在3%左右的反射率。

本篇稍微有點長，希望幫助大家了解到更真實的Vantablack產品。