來源:大紀元
2025届时装设计专业学生佐伊·阿尔瓦雷斯（Zoe Alvarez）以步枪鸟设计了一款黑色无肩带连衣裙，领口附近以一抹虹彩蓝作为设计核心，周围则用超黑羊毛作为点缀。（Ryan Young/Cornell University）
【大纪元2025年12月06日讯】（大纪元记者吴瑞昌编译报导）此前由碳奈米管制成的最黑颜料，光线吸收率达99.995%，但往往有毒且脆弱。近期美国科学家受到鸟类羽毛启发，研发一种“超黑”布料，不仅能吸收近99.9%的光线，更具备耐洗与柔韧特性。目前已经用该材料制作黑色连身裙，未来有望能应用在相机、太阳能板和望远镜。
“超黑”（Ultrablack）定义为一种光线反射率低于0.5%的材料。虽然2019年麻省理工（MIT）曾制造出光线吸收率达99.995%的超黑材料“VACNT”。
不过，这种颜色通常难以制造和应用于纺织品上，因为它有毒且制造成本高昂，同时缺乏纺织品需要的柔韧性与透气性。另外，其它的超黑材料特定角度观察时看起来不够黑，因此也无法完整用于纺织品、相机、太阳能板和望远镜上。 美国康乃尔大学（Cornell University）人类生态学院设计系（CHE）响应服装设计（RAD）实验室的研究人员突破了这些限制，开发出具有工业可行性的制程，成功将新研制的超黑材料用于服装上。该项研究于11月底发表在《自然》杂志期刊。 研究团队表明，这研究灵感来源于分布西新几内亚和澳洲东北部雨林的“步枪鸟”（Ptiloris magnificus），它属于极乐鸟科，胸部有一圈鲜艳亮丽的虹彩蓝色羽毛，下半身则拥有一身极致的超黑羽毛。 图为步枪鸟雄鸟，胸前一抹虹彩蓝用于求偶，分布西新几内亚和澳洲东北部雨林中。（ Paul Maury/Cornell University Lab of Ornithology）
他们着手研究这种羽毛，是如何做到“超黑”。结果发现，该种羽毛上的小枝呈层级排列，并向上弯曲（约30°）形成密集的倾斜阵列，而小枝内部的沟槽与边缘分布的较小空腔，皆含有大量黑色素奈米结构，能吸收绝大部分光线，使步枪鸟下半身展现出极致的黑色。 受此启发，研究团队选用合成黑色素“聚多巴胺”（PDA）作为染料，对白色美利奴羊毛（WMW）进行染色，形成聚多巴胺黑色羊毛（PDAMW）。 随后，将布料放置于等离子体腔室中，以40瓦（W）的功率进行30到110分钟的蚀刻，让羊毛布料里面的蛋白质结构显露，形成特殊的带刺的奈米级生长物。该结构类似于步枪鸟“超黑”羽毛内部结构，能够捕捉大量的光线。 他们还提到，若只是在羊毛表面涂覆一层聚多巴胺是不够黑的，必须让聚多巴胺渗透到织物纤维内部，使每一寸纤维都染成黑色，而等离子蚀刻会去除最外层纤维的部分表面物质，留下尖锐的奈米纤维。 随后研究团队透过显微镜、分光光度分析、表面表征和光学模拟，去分析检验经过超黑处理的羊毛。 经过测试，蚀刻80分钟的染黑羊毛效果最佳，可形成“超黑羊毛”（UBW），可见光平均总反射率仅0.13%，是迄今为止最黑的织物，暗度甚至超过步枪鸟羽毛。此外，它还能在120度的视角范围内始终保持“超黑”状态。
他们还对超黑羊毛进行耐洗牢度、耐光牢度和机械耐久性测试。结果显示，UBW的吸光率略有下降，但耐洗牢度和机械耐久性皆无显着下降。这证明“超黑羊毛”展现出优异的耐洗度与机械耐久性，证明其柔韧、透气，优于市面上同类织物，且具有作为可穿戴光学材料的潜力。 研究人员表示，目前已向康乃尔技术授权中心（CTL）申请了专利保护，并成立一家公司，计划将这项技术用于羊毛、丝绸和棉花等天然材料上。 去年秋天，时装设计管理专业（CHE）学生佐伊‧阿尔瓦雷斯（Zoe Alvarez）以步枪鸟为主题，设计了一款黑色无肩带连衣裙，领口附近以一抹虹彩蓝作为设计核心，周围则用超黑羊毛作为点缀。 他们对这件洋装的照片进行对比度、色调、饱和度或亮度测试，发现其它颜色均发生变化，唯独超黑织物的颜色仍保持深邃黑色，宛如一个“黑洞”。 美国康乃尔大学CHE助理教授拉里萨‧谢珀德（Larissa Shepherd）对该校的新闻室表示，“如果从设计的角度来看，这项结果令人感到振奋。因为现在有许多超黑材料存在不耐穿的问题，但我们的材料兼具耐用性与视觉效果。另外，这种材料即使从更大的角度看，依然保持超黑效果。”
她接着说，“步枪鸟羽毛具有有趣的层级结构，即里面有大量的小羽枝再加上本身的黑色素，而我们将这些特点运用到纺织品中。”汉萨迪‧贾亚马哈（Hansadi Jayamaha ）则解释道，“导致超黑效果的主要成因，基本是光线在纤维之间来回反射，而非将光线反射出去。” 另一位研究员朴京仁（Kyuin Park）博士则指出，新研发技术在太阳能热调节领域上具潜力巨大，能够将吸收的光能转化为热能。“未来可利用这种超黑面料，制作具有温度调节功能的伪装服饰。”
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