【2025年12月06日訊】（記者吳瑞昌編譯報導）此前由碳奈米管製成的最黑顏料，光線吸收率達99.995%，但往往有毒且脆弱。近期美國科學家受到鳥類羽毛啟發，研發一種「超黑」布料，不僅能吸收近99.9%的光線，更具備耐洗與柔韌特性。目前已經用該材料製作黑色連身裙，未來有望能應用在相機、太陽能板和望遠鏡。
「超黑」（Ultrablack）定義為一種光線反射率低於0.5%的材料。雖然2019年麻省理工（MIT）曾製造出光線吸收率達99.995%的超黑材料「VACNT」。
不過，這種顏色通常難以製造和應用於紡織品上，因為它有毒且製造成本高昂，同時缺乏紡織品需要的柔韌性與透氣性。另外，其它的超黑材料特定角度觀察時看起來不夠黑，因此也無法完整用於紡織品、相機、太陽能板和望遠鏡上。
美國康乃爾大學（Cornell University）人類生態學院設計系（CHE）響應服裝設計（RAD）實驗室的研究人員突破了這些限制，開發出具有工業可行性的製程，成功將新研製的超黑材料用於服裝上。該項研究於11月底發表在《自然》雜誌期刊。
研究團隊表明，這研究靈感來源於分布西新幾內亞和澳洲東北部雨林的「步槍鳥」（Ptiloris magnificus），它屬於極樂鳥科，胸部有一圈鮮豔亮麗的虹彩藍色羽毛，下半身則擁有一身極致的超黑羽毛。
他們著手研究這種羽毛，是如何做到「超黑」。結果發現，該種羽毛上的小枝呈層級排列，並向上彎曲（約30°）形成密集的傾斜陣列，而小枝內部的溝槽與邊緣分布的較小空腔，皆含有大量黑色素奈米結構，能吸收絕大部分光線，使步槍鳥下半身展現出極致的黑色。
受此啟發，研究團隊選用合成黑色素「聚多巴胺」（PDA）作為染料，對白色美利奴羊毛（WMW）進行染色，形成聚多巴胺黑色羊毛（PDAMW）。
隨後，將布料放置於等離子體腔室中，以40瓦（W）的功率進行30到110分鐘的蝕刻，讓羊毛布料裡面的蛋白質結構顯露，形成特殊的帶刺的奈米級生長物。該結構類似於步槍鳥「超黑」羽毛內部結構，能夠捕捉大量的光線。
他們還提到，若只是在羊毛表面塗覆一層聚多巴胺是不夠黑的，必須讓聚多巴胺滲透到織物纖維內部，使每一寸纖維都染成黑色，而等離子蝕刻會去除最外層纖維的部分表面物質，留下尖銳的奈米纖維。
隨後研究團隊透過顯微鏡、分光光度分析、表面表徵和光學模擬，去分析檢驗經過超黑處理的羊毛。
經過測試，蝕刻80分鐘的染黑羊毛效果最佳，可形成「超黑羊毛」（UBW），可見光平均總反射率僅0.13%，是迄今為止最黑的織物，暗度甚至超過步槍鳥羽毛。此外，它還能在120度的視角範圍內始終保持「超黑」狀態。
他們還對超黑羊毛進行耐洗牢度、耐光牢度和機械耐久性測試。結果顯示，UBW的吸光率略有下降，但耐洗牢度和機械耐久性皆無顯著下降。這證明「超黑羊毛」展現出優異的耐洗度與機械耐久性，證明其柔韌、透氣，優於市面上同類織物，且具有作為可穿戴光學材料的潛力。
研究人員表示，目前已向康乃爾技術授權中心（CTL）申請了專利保護，並成立一家公司，計劃將這項技術用於羊毛、絲綢和棉花等天然材料上。
去年秋天，時裝設計管理專業（CHE）學生佐伊‧阿爾瓦雷斯（Zoe Alvarez）以步槍鳥為主題，設計了一款黑色無肩帶連衣裙，領口附近以一抹虹彩藍作為設計核心，周圍則用超黑羊毛作為點綴。
他們對這件洋裝的照片進行對比度、色調、飽和度或亮度測試，發現其它顏色均發生變化，唯獨超黑織物的顏色仍保持深邃黑色，宛如一個「黑洞」。
美國康乃爾大學CHE助理教授拉里薩‧謝珀德（Larissa Shepherd）對該校的新聞室表示，「如果從設計的角度來看，這項結果令人感到振奮。因為現在有許多超黑材料存在不耐穿的問題，但我們的材料兼具耐用性與視覺效果。另外，這種材料即使從更大的角度看，依然保持超黑效果。」
她接著說，「步槍鳥羽毛具有有趣的層級結構，即裡面有大量的小羽枝再加上本身的黑色素，而我們將這些特點運用到紡織品中。」漢薩迪‧賈亞馬哈（Hansadi Jayamaha ）則解釋道，「導致超黑效果的主要成因，基本是光線在纖維之間來回反射，而非將光線反射出去。」
另一位研究員樸京仁（Kyuin Park）博士則指出，新研發技術在太陽能熱調節領域上具潛力巨大，能夠將吸收的光能轉化為熱能。「未來可利用這種超黑面料，製作具有溫度調節功能的偽裝服飾。」
