对于光学成像来讲，关键部位“漆黑一片”反而看的更清。因此不少制造商致力于寻找遮光率更高的黑色涂料，以减少杂散光、增强光学成像效果并提高设备性能。2024年，深圳精石纳米技术有限公司（以下简称“精石纳米”）凭借超黑宽波段吸光消光纳米镀膜技术获得2023年度中国十大光学产业技术提名奖，作为国内唯一的工业化的新一代吸光消光技术，这种神奇的工艺可以在几乎任何材质的光学零件表面制备微米级的性能优良的超黑纳米涂层，总半球反射率低于 0.5%，对入射光的吸收率超过99.5%，拥有最佳的吸光消光效果，达到了国际先进水平，成功实现国产替代，也解决和突破了关键技术的卡脖子难题。本次访谈，精石纳米总经理刘小航将带我们走进超黑纳米镀膜的神奇世界。超黑薄膜（Super black thin films）的制备具有非常大的技术难度，一直是纳米材料科学、表面工程、光子学等领域的实验室和工业界热门研究方向，而在大面积材料和柔性薄膜上批量又均匀地制备超黑纳米膜就更是难上加难。哪怕从全球范围内看，超黑制备工艺能够工业化应用的企业也寥寥无几。比如以色列Acktar公司，其超黑镀膜基于真空技术制备特殊结构材料，厚度在2-6 μm，总半球反射率在1%-5%，是目前市场占有率最高的产品，并且是世界上唯一一家可以提供超黑柔性薄膜的公司，但其柔性薄膜的宽度只能做到200-300 mm。另外，英国Surrey Nano Systems的梵塔黑VantaBlack系列超黑产品也颇为著名，其主要成分是基于垂直阵列碳纳米管的材料。还有日本Musou公司，近年来也推出了几代超黑涂料，吸收率从95%提高到99%。在国内，中科院几个研究所和几个大学实验室也推出了黑色消光涂料，吸收率最高达到98%。但上述这些产品都是配合喷涂工艺的涂料产品，与基于高真空技术的超黑纳米镀膜工艺相比，存在诸多天生的缺陷和弱势。刘小航进一步解释道：“喷涂工艺制备的膜层太厚，通常在50-100 μm，在基材上的附着力不佳、结合力不稳定、耐候可靠性差，容易出现局部脱落，特别是棱边容易出现堆积和脱落。”这些缺陷决定了喷涂工艺无法应用于结构复杂和可靠性要求高的零件，更无法应用到本身只有几十微米厚的柔性薄膜表面。此外，喷涂工艺膜层在高低温环境下不稳定、耐候性差，有机物含量高，在使用过程中有有害的有机物等杂质和颗粒释放，而且生产过程对环境有污染。“相比之下，超黑纳米镀膜工艺是在高真空环境下实现的工艺，是完全绿色环保的高科技工艺。它具有众多独特的优势，可以制备在金属、陶瓷、玻璃和塑料材料表面，也能够制备在复杂结构三维零件上，还可以制备在大面积柔性薄膜上，结合力好，拥有优良的耐候性，在各种高低温和苛刻环境下性能稳定，且无任何有机物或杂质释放。随着新技术的突破，超黑纳米镀膜工艺的强大优势和竞争力日益凸显，先进的纳米镀膜工艺逐步取代传统喷涂工艺是大势所趋。”2023年，精石纳米推出了拥有完全知识产权的Megablack®️超黑宽波段吸光消光纳米镀膜技术，这也是是国内唯一的工业化的新一代吸光消光技术，可应用在几乎任何材料表面，实现了从紫外光、可见光、近红外到中远红外光的宽波段全吸收，吸收率达到 99.5%以上，半球总反射率低至 0.5%以下，而且根据不同应用场景，精石纳米提供96%至99%吸收率不同的消光吸光材料，供客户选择。更加值得一提的是，在其他工艺制备的涂层一般在30 μm以上且无法保证精度和可靠性的情况下，该技术制备的超黑涂层只有2-5 μm厚，精度高、重量轻，并且可以在-250℃至+380℃范围工作，具有极佳的耐候性能。刘小航自豪地说：“深圳精石纳米技术有限公司的柔性薄膜超黑制备工艺不仅打破了Acktar的垄断地位，而且在尺寸上更具优势，已经超越了Acktar的技术和工艺水平。”超黑纳米镀膜工艺作为尖端高技术，在军事、航空航天、精密仪器等敏感领域有着重要应用。以前，国内企业想要使用相关进口产品极为不便，不仅花费高昂，而且进口周期漫长且不确定，因为产品受到出口国的管控和限制。如今，深圳精石纳米公司拥有完全自主知识产权的超黑纳米镀膜技术，成功实现了国产替代并完成技术突破和超越。这一成果给国内用户带来了极大的便利，成本大幅下降，产品研发和生产周期也大幅缩减。“在应用方面，我们首先是应用在航天和军事领域，像天文望远镜、卫星里的相机、探测器等，这些领域属于微弱光探测以及高清晰成像的领域，设备需要消除不需要的光，不能有杂散光，这样成像才会更清晰而准确。” 刘小航介绍道：“例如侦察卫星在数百公里外侦察地面目标时，相机的内壁越黑（杂散光越少），成像就越清晰。”“超黑纳米镀膜还具有可见光隐身效果。太空背景为黑色，该黑膜可使设备在太空中几乎不可见，这极大地提升了设备在军事和航天领域的隐身性能。在这些领域，超黑纳米镀膜除了主要应用于提高相机和探测器的成像质量和实现可见光隐身外，还应用于红外成像设备（如红外镜头和热成像瞄准器）等方面。”在医疗仪器领域，像显微镜和手术摄像头等对光线控制要求极高的设备，超黑纳米镀膜也能发挥重要作用。“它能确保关键部位处于黑暗状态，同时保证探测光的质量，有效避免杂散光的干扰。”在民用领域，超黑纳米技术在光刻机这一半导体制造的核心设备中有重要应用。光刻机依赖紫外光实现纳米级别的精度控制，黑膜的应用可减少杂散光干扰，提高光刻机的精度和稳定性。此外，超黑膜在手机制造中也得到应用，有助于提高手机的成像质量，从而提升用户体验。目前，精石纳米正在积极拓展超黑纳米技术在民用产品中的应用，特别是在光刻机、红外成像设备、医疗仪器和手机等领域。“我们相信，通过不断的技术创新和市场拓展，我们的超黑纳米技术将在更多领域发挥重要作用。”在我国，超黑纳米镀膜技术的研究以及工业化生产起步相对较晚。早期，市场对超黑纳米材料存在需求，但只能依赖进口产品来满足。进口超黑纳米材料存在成本高昂、周期长、供应缺乏稳定性等问题，这在一定程度上限制了超黑纳米技术的应用范围。然而，超黑纳米镀膜技术作为新一代的吸光消光技术，有着巨大的发展潜力。随着国内企业在该技术领域不断取得突破，并且制造业的需求逐步升级，相信超黑纳米镀膜技术的应用场景将会不断拓展，其在各相关领域的渗透率也将进一步提升。
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