原創(chuàng) 小莊 科學(xué)藝術(shù)研究中心

文：小莊

4月15日，普渡大學(xué)西拉斐特分校機(jī)械工程學(xué)院和伯克納米技術(shù)中心的阮修林教授團(tuán)隊(duì)宣布，他們制成了一種世界上“最白的白色顏料/涂料”，陽(yáng)光反射率達(dá)到98.1%。這比同一團(tuán)隊(duì)去年10月達(dá)到的95.5％又有了明顯的提升。

說起來，發(fā)明該涂料的初衷，是為了對(duì)抗日益嚴(yán)重的全球變暖。從上個(gè)世紀(jì)70年代起，科學(xué)家們就在思考能夠替代能耗和污染都大的制冷設(shè)備——空調(diào)——的解決方案。很顯然，如果我們能夠把投射到房屋表面和周圍的陽(yáng)光都反射回去，就會(huì)產(chǎn)生降溫的效果，這被稱作輻射制冷，是一種被動(dòng)式制冷技術(shù)。

普渡大學(xué)的研究者阮修林在展示他們的最白白顏料

相關(guān)領(lǐng)域的研究持續(xù)了幾十年，卻沒有取得大家所期望的突破。在這場(chǎng)挑戰(zhàn)中，許多被給予厚望的材料選手都紛紛敗下陣來。比如不少人都熟悉的氧化鈦，一種會(huì)被添加到防曬霜等美白化妝品中的顆粒，白則白矣，卻是一場(chǎng)虛白——它在紫外波段的反射并不盡人意，對(duì)陽(yáng)光能量的總反射率最高不會(huì)超過91%，所以涂了氧化鈦的表面在陽(yáng)光下暴曬的話依然會(huì)慢慢發(fā)熱。為了達(dá)到更高反射率，科學(xué)家們還試過聚乙烯氣凝膠和脫木質(zhì)素木材，不過這些方法不僅在工藝上更復(fù)雜，可應(yīng)用性方面也大打折扣。

而普渡大學(xué)團(tuán)隊(duì)在試過上百種材料之后，最終鎖定了硫酸鋇，通過反復(fù)測(cè)試不同顆粒度的硫酸鋇的反射率，他們發(fā)現(xiàn)，讓粒徑分布在一個(gè)區(qū)間內(nèi)能夠達(dá)到最寬的反射譜，從而使得其冷卻效率大大提升。據(jù)估算，使用最佳配比（體積濃度為60%）的硫酸鋇丙烯酸涂料覆蓋約1000平方英尺的屋頂，可以獲得的制冷功率相當(dāng)于10千瓦的冷卻功率，比大多數(shù)房屋使用的中央空調(diào)都更要強(qiáng)大。

這項(xiàng)突破發(fā)表在了上《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)應(yīng)用材料與界面》期刊上，很快引起一些媒體的注意而獲得不少報(bào)道，引來一片稱贊的同時(shí)，也有不少有識(shí)之士發(fā)出呼聲，說一定要保證讓Anish Kapoor離它遠(yuǎn)一點(diǎn)。

怎么回事呢，Anish Kapoor又是誰(shuí)？這就涉及到前幾年藝術(shù)界的一段著名公案了。

2014年，英國(guó)技術(shù)公司Surrey NanoSystem聲稱他們發(fā)明出了世界上最黑的黑色材料，叫做Vantablack，可以吸收投射到其表面的99.96％的光。如果把它涂敷到一個(gè)立體表面，就會(huì)造成一種二維化的效果——輪廓立刻消失在視野中（材料世界的二向箔有沒有）。關(guān)于這一點(diǎn)，你感受一下下面兩個(gè)青銅塑像就能get到了，它們是一模一樣的，但右邊那個(gè)表面上了一層Vantablack。

Vanta其實(shí)是vertically aligned nanotube arrays的首字母縮寫，意思就是垂直排列的碳納米管陣列，所以Vantablack的黑，說到底是來自于均勻分布的納米管結(jié)構(gòu)——每平方厘米涂層上大約排列著十億個(gè)納米管，既不會(huì)太稀疏，也不會(huì)太密集，這樣就能夠保證光子都投射到“管”里面并被它們吸收掉。而那逃出去的0.04%，應(yīng)該就是撞擊到碳納米管最頂部并且有角度跑出去的少之又少的極小部分。

如果把Vantablack和其他黑色表面并排放置在一起，它們看起來反倒是更偏灰色的，質(zhì)感有點(diǎn)像天鵝絨。它的主要用途，是用在一些對(duì)于反射光容忍度超低的表面，比如天文望遠(yuǎn)鏡和人造衛(wèi)星黑體校準(zhǔn)設(shè)備。2015年12月，它首次在歐洲發(fā)射的微衛(wèi)星上完成太空處女秀。此外還被認(rèn)為會(huì)出現(xiàn)在隱形飛機(jī)上。

制造商很快就用它制成了名為Vantablack S-VIS的可噴涂涂料推向大眾市場(chǎng)，這時(shí)候，印裔英籍藝術(shù)家Anish Kapoor就強(qiáng)力介入了，他不知道用了什么話術(shù)，居然說服了Surrey NanoSystem把這種顏料單獨(dú)授予他使用——沒錯(cuò)兒，全世界的藝術(shù)家只有Kapoor一個(gè)人可以以Vantablack S-VIS進(jìn)行創(chuàng)作。然后他首先和制表商MCT合作生產(chǎn)了限量版手表，在后表盤和分針都涂敷了這種涂料。Kapoor這一行為實(shí)在是太獨(dú)（損）了，激怒了很多同行，以至于另一位藝術(shù)家Stuart Semple立刻采取了抗議行動(dòng)，他站出來說自己創(chuàng)造了“世界上最粉的粉色”顏料，每一個(gè)人都可以使用，就除了Anish Kapoor。

在“最粉的粉色”售賣頁(yè)面上，赫然標(biāo)著這樣一段聲明：將本產(chǎn)品添加到購(gòu)物車，即表示您確認(rèn)自己不是Anish Kapoor，并且與Anish Kapoor沒有任何關(guān)系，不代表Anish Kapoor或Anish Kapoor的聯(lián)系人購(gòu)買此產(chǎn)品。據(jù)您所秉持的知識(shí)、信息和信仰，該涂料不會(huì)落入Anish Kapoor的手中。

Kapoor又是如何回應(yīng)呢？他在Instagram上貼了一張豎著中指的照片，指頭上沾著來自“最粉的粉色”顏料的粉末……

Anish Kapoor對(duì)Stuart Semple的回應(yīng)

這淘氣的舉動(dòng)可沒把Semple氣炸，他在推特上強(qiáng)烈譴責(zé)了把顏料提供給Kapoor的人，并表示要抗議到底，此后他繼續(xù)推出了“最黃的黃”“最閃的閃”（一種blingbling珠光粉似的顏料）……來抵制Kapoor。

“最黑的黑色”VS“最粉的粉色”一段公案就介紹到這里，對(duì)于這次“最白的白色”會(huì)不會(huì)落入Kapoor，我本人覺得應(yīng)無(wú)大虞，畢竟做出了非同凡響的材料的科學(xué)家們還是希望他們的成果能夠被最大化享用。舉個(gè)例子，俄勒岡州立大學(xué)Mas Subramanian教授團(tuán)隊(duì)的“YInMn藍(lán)”，就是一段美好的佳話。

Mas Subramanian教授在展示他們的美妙“YInMn藍(lán)”

這種異常明亮的藍(lán)色顏料之所以如此命名，是因?yàn)樗轻悺熀湾i三種金屬的氧化物融合到了一起而成，其分子式為YIn1-xMnxO3。從結(jié)構(gòu)上來講，是一種三角雙錐晶體，如下圖所示：

由于成分中的幾種金屬氧化物能夠有效地吸收紅光和綠光，并反射藍(lán)光，從而使其呈現(xiàn)出一種特別的藍(lán)色。隨著銦:錳的比值不斷增高，它還會(huì)呈現(xiàn)出如下顏色變化——它的出現(xiàn)，其實(shí)是實(shí)驗(yàn)室里的一次無(wú)心插柳。2009年，Subramanian的研究生Andrew Smith通過將氧化錳加熱到大約1200°C來探索其電子性能。然而從爐子中出來的不是一種高效的新穎電子材料，卻是一片藍(lán)糊糊。教授本人知道這件事后，敏銳地感覺到，這是件好事。為什么呢？因?yàn)閷?duì)于人類來說，藍(lán)色顏料很珍貴。在歷史上很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，藝術(shù)家想要獲得藍(lán)色，都需要付出不小的花費(fèi)。它是最難制造的顏色之一，且在很多情況下都很容易褪色，因此，人們一直在尋找一種優(yōu)質(zhì)，耐久的藍(lán)色。

接下去的物理性能測(cè)試顯示，這種新的藍(lán)色材料在紫外區(qū)具有高吸收率，在近紅外區(qū)具有高反射率，在穩(wěn)定性方面優(yōu)于之前經(jīng)常被使用的鈷藍(lán)（CoAl 2 O 4 ），于是Subramanian決定把它推向顏料市場(chǎng)，最終獲得了成功，不少藝術(shù)家都開始使用它。

2018年，日本福島縣相馬市在福島核電站發(fā)生泄漏七年后宣布再次開放，重啟開幕式上有一個(gè)音樂會(huì)舞臺(tái)，上面裝飾著沙灘旗和大幅背景畫，就是由“YInMn藍(lán)”繪制的，這是東京歌手兼作詞人兼吉他手Fukiko Nakamura提出的建議，并最終被采用，這種“永不褪色的藍(lán)色”帶著它背后的科學(xué)精神，給參加活動(dòng)的人們帶來了振奮人心的鼓舞，畢竟，這是200年來第一次——我們，終于又在實(shí)驗(yàn)室中合成了一種無(wú)機(jī)藍(lán)色顏料。

相馬市重啟的開幕式音樂會(huì)上，“YInMn藍(lán)”主題十分顯眼

閱讀原文