超黑材料（光吸收率>98%）具有獨特的光學(xué)性能，使其在精密光學(xué)、高動態(tài)顯示、太陽能收集、紅外熱探測、熱釋電、傳感等重要領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。然而，超黑材料種類稀缺，光吸收能力依賴于表面脆弱而精細(xì)的微/納陣列結(jié)構(gòu)，且現(xiàn)有超黑材料的合成常涉及高溫、真空、刻蝕、氣相反應(yīng)及預(yù)制模板等，不同材料體系之間合成策略迥異，極大限制了超黑材料的發(fā)展。依據(jù)菲涅爾反射定律，界面反射由兩種介質(zhì)折射率差決定，折射率則與材料密度成正相關(guān)。另一方面，材料內(nèi)部單元粒子尺寸影響光的背散射效應(yīng)，進(jìn)而影響材料界面反射。當(dāng)光在空氣中與單個吸光納米粒子相遇時，光在納米粒子表面發(fā)生吸收、背散射及前向散射。操縱納米粒子組裝為疏松多孔結(jié)構(gòu)材料，如疏松的納米陣列，賦予其足夠的光傳輸通道及足夠的光學(xué)厚度，誘導(dǎo)光進(jìn)入材料內(nèi)部以減少材料表面反射，可形成超黑材料。然而，納米陣列合成繁瑣，且材料種類受限。因此，我們提出問題，能否將吸光納米粒子直接懸浮在空氣或近似空氣介質(zhì)中，實現(xiàn)超黑材料的設(shè)計與合成？
鑒于上述問題，中國科學(xué)院蘇州納米所張學(xué)同團(tuán)隊提出利用超低反射率氧化硅氣凝膠懸浮吸光納米粒子這一設(shè)計思路，發(fā)展出了超黑材料的通用合成方法，制備得到一系列具有不同材料組分及功能特征的氣凝膠超黑材料。具體而言：首先，設(shè)計制備兼具超低折射率與高透明度的氧化硅氣凝膠固體煙，以四甲氧基硅烷作為前驅(qū)體，極性二甲基亞砜作為溶劑，通過調(diào)控催化劑濃度優(yōu)化氧化硅凝膠成核與生長過程，制備得到初級基元直徑為2.5 nm、二級基元尺寸為7～8 nm的超低折射-高透明氧化硅氣凝膠；隨后，將吸光納米粒子分散在上述凝膠前驅(qū)體溶液中，經(jīng)溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變及超臨界干燥，獲得超黑材料。此合成方法中，四甲氧基硅烷具有高活性，可實現(xiàn)快速凝膠以減少納米粒子沉降；二甲基亞砜具有高的粘滯系數(shù)，可減緩納米粒子沉降速率；該溶膠-凝膠體系可避免酸催化劑引入，擴(kuò)寬對光吸收納米粒子的選擇性。
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