超黑薄膜涂层可以使下一代望远镜变得更好

有时，看清楚需要完全黑。对于天文学和精密光学，用黑色涂料涂覆设备可以减少杂散光，增强图像并提高性能。对于最先进的望远镜和光学系统来说，每一点都很重要，所以它们的制造商会寻找最黑的黑色来覆盖它们

在《真空科学与技术A》杂志上，上海科技大学和中国科学院的研究人员开发了一种用于航空级镁合金的超黑薄膜涂层。它们的涂层吸收99.3%的光，同时足够耐用，可以在恶劣条件下生存

对于在太空真空中运行的望远镜，或极端环境中的光学设备，现有的涂层往往不足

“现有的黑色涂层，如垂直排列的碳纳米管或黑硅，受到脆性的限制，”作者曹云珍说。“许多其他涂层方法也很难在管内或其他复杂结构上涂覆涂层。这对它们在光学器件中的应用很重要，因为它们通常具有显著的曲率或复杂的形状。”

为了解决这些问题，研究人员转向了原子层沉积（ALD）。利用这种基于真空的制造技术，将靶材放置在真空室中，并依次暴露于特定类型的气体中，这些气体以薄层的形式附着在物体表面

＜p＞曹说：“ALD方法的一大优势在于其出色的台阶覆盖能力，这意味着我们可以在非常复杂的表面上获得均匀的薄膜覆盖，如圆柱体、柱子和沟槽。”

为了制作他们的超黑涂层，该团队使用了铝掺杂的碳化钛（TiAlC）和氧化硅（SiO2）的交替层。这两种材料共同作用以防止几乎所有的光从涂层表面反射

曹说：“TiAlC起到了吸收层的作用，SiO2被用来形成抗反射结构。”。“因此，几乎所有的入射光都被困在多层膜中，实现了有效的光吸收。”

在测试中，该团队发现，从400纳米的紫光到1000纳米的近红外，各种波长的光的平均吸收率为99.3%。使用一种特殊的阻挡层，他们甚至将涂层应用于镁合金上，镁合金通常用于航空航天应用，但很容易被腐蚀

＜p＞曹说：“更重要的是，这部电影在恶劣的环境中表现出了极好的稳定性，并且足够坚韧，能够承受摩擦、高温、潮湿和极端温度变化。”

作者希望他们的涂层将用于增强在最极端条件下运行的太空望远镜和光学硬件，并正在努力进一步提高其性能

＜p＞曹说：“现在这种薄膜可以吸收超过99.3%的可见光，我们希望进一步扩大其光吸收范围，包括紫外线和红外区域。”