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美国科学家使用激光制造“黑金”
2006年12月22日 10:15  来源:中国光学光电子行业网  
    来自美国罗切斯特大学的科学家已创造了一种可以改变几乎所有金属特性的方法,真实地为金属着上黑色。 

    使用难以置信的强烈的激光脉冲这一方法可以保证从燃料电池到一个空间望远镜探测器的所有东西变得更加有效,更不用说将你的汽车变成世界上最黑的汽车。 

    罗切斯特大学光学助理教授郭春雷称,“我们对这一方法可能的应用前景表示惊讶。我们想看看在不同的激光条件下,金属的特性会发生怎么样的变化。我们无意中发现了完全改变金属反射特性的这种方法。” 

    制造黑色金属的关键是一束被称为飞秒激光脉冲的超短超强的光束。飞秒激光脉冲持续时间只有千万亿分之一秒。要领会那样一种速度,你得领会一个单位飞秒是什么样的概念,对应于约3,200万年的时间来说一秒又是什么样的概念。 

    在它的超短脉冲过程中,郭教授的激光释放出相当于整个北美电网总量的能量并轰击到一个如针尖般大小的点上。如此强烈的冲击迫使金属的表面形成小凹痕、小球团纳米结构和丝状结构,二者将戏剧性地迅速增大表面区域并俘获辐射。随后的轰击也会形成一些较大的结构。郭教授的研究小组已对黑色金属的吸收能力进行了测试,并证实黑色金属实质上可以吸收照到它身上的所有光,使自己变得更黑。 

    除开那些使用气体来产生化学侵蚀的微观结构,其他类似的尝试已将硅变成黑色。正常的硅已吸收了照在它上面的大部分可见光,所以蚀刻技术只能提供约30%改进,然而,在郭教授使用激光轰击它们的以前,正常的金属只吸收百分之几的可见光。 

    经郭教授的飞秒激光轰击激活后,金属光吸收性得到了极大增强,这意味着几乎任何一种金属都可以在任何需要辐射聚集的时候变得非常有用。例如,从太空探测器到曝光表的各种各样的基于黑色金属的探测器能够捕获的数据要远远多于基于常规金属的探测器。 

    不用油漆、划痕或烧焦就能将金属变黑,这一方法可以很容易应用到日常生活,例如替代黑漆用于汽车的装饰,或为你的配偶打造一个黑玉色的订婚戒指。 

    郭教授同样很快指出金属表面区域纳米结构的不同寻常的增长是一个催化化学反应的完美方法。研究小组的成员之一,博士后学生安纳托利.沃洛比维希望知道这种金属如何帮助从燃料电池反应中获取更多的能量。 

    这种新方法在郭教授所试验的每一种金属上均产生了作用,由于它是金属本身的一种特性,所以没有必要担心黑色会逐渐减弱。 

    目前,制造黑色金属这一过程还很慢,要毫不费力地改变一个像你小指大小的金属条需要30分钟或更长的时间,但郭教授正着眼于不同的脉冲时间、波长以及强度是怎样对金属特性造成影响的研究。幸运的是,尽管试验中涉及到令人难以置信的激光强度,但是飞秒激光的产生可以通过一个简单的墙壁电源插座来供电,这就意味着一旦该方法变得更加精确,对它的应用应该是相对比较简单的。 

    尽管“壁装电源插座”使得一流金属的产生和使用变得简单,但是不能期望不久就会有黑色金属家用器具的出现。郭教授称,“如果你用手去遮挡聚集的激光束,即使它只是烧灼了几飞秒,它都能透过你的皮肤上钻上一个孔。我不会推荐这样的尝试。” 
 
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