中国科学家打造全球最黑汽车涂层cnBeta

中国科研团队近日提出一套混合纳米技术与传统颜料的新型汽车涂层方案，有望在量产车型上实现接近“黑洞”般的“极致黑”外观。这种新型混合涂层将先进的垂直排列碳纳米管（VACNT）超黑涂层与常规水性炭黑颜料喷涂工艺结合，在保持超高光吸收能力的前提下，大幅提升了涂层的耐久性和可工业化喷涂性。该涂层对可见光波段的吸收率高达99.90%，几乎不反射任何光线，形成强烈的视觉沉浸效果。

这一技术背后，是中国汽车市场对黑色车漆迅速升温的需求驱动。过去中国新车市场中，白色一度占据约三分之二份额，如今黑色已跃升至将近四分之一，预计今年将有约750万辆黑色新车驶上中国道路，这一规模甚至超过欧洲与北美主要市场的总和。在消费者心目中，深邃的黑色已成为身份与豪华感的象征，市场偏好正从“什么颜色都行，只要是白的”转向“越黑越好”。

早在2019年，宝马曾在一款X6概念车上采用纳米级“超黑”涂层，被称为当时“全球最黑的汽车”。其核心原理是通过在表面构建由碳纳米管组成的“纳米森林”，将入射光困在多孔结构中，从而实现对98%至99.9%跨紫外、可见和远红外波段光线的吸收。然而，这类涂层工艺复杂、成本高昂且机械性能脆弱，一直难以满足量产车在喷涂、耐候、耐磨等方面的要求。

此次中国团队开发的混合超黑涂层，重点在于引入传统炭黑颜料的同时，保留甚至增强了纳米管阵列的“光陷阱”效应。研究人员通过让炭黑颜料颗粒沿碳纳米管阵列自发排布，形成由微观“峰谷”构成的粗糙表面，这种结构同样能够多次散射并困住入射光，使涂层在可见光区域的总吸收率超过99%。与以往脆弱的纯纳米管涂层相比，这种混合材料大大提升了机械强度和附着性能，更贴近汽车工业对量产涂装的要求。

来自立邦集团上海核心研发中心色彩科技团队的化学研究人员刘志伟表示，在中国市场，车身颜色已经成为关键卖点之一，深黑车漆长期以来是豪华车的标志性配色，因其优雅外观、强烈视觉冲击力和奢华气质广受青睐。他指出，整车企业正在积极寻找“可量产工艺、且具有极端黑度”的超黑涂层解决方案，以在激烈竞争中强化品牌形象。

在工艺适配方面，这种新型混合涂层的一大亮点是可以通过传统的汽车喷涂生产线进行施工，不需要完全重构现有涂装流程。研究团队在暴露于水分和高湿环境的测试中发现，该涂层在长期稳定性方面表现优异，通过了湿度、耐水性以及附着力等关键项目测试，显示出良好的工业化应用潜力。上海团队已经在一辆模型车上完成喷涂展示，车身呈现出近乎无反射的深邃黑色，在光照下几乎看不到车身的曲面细节。

从技术原理看，垂直排列碳纳米管阵列（VACNT）涂层本身就是目前科学界已知“最黑”材料之一，其纳米尺度的管状结构垂直于基底表面，形成极高孔隙率和多重散射通道。入射光进入“纳米森林”后不断被散射并吸收，极难再逃逸出来，从而实现极高的吸光率。早在2014年，英国Surrey NanoSystems公司开发的Vantablack就曾以类似原理引起广泛关注，并在艺术及空间望远镜内部消光等领域获得应用。

不过，在走向汽车等严苛应用场景时，如何在极致光学性能与机械、工艺性能之间平衡，一直是工程化落地的最大难题。本次中国团队提出的混合碳黑–碳纳米管（CB–CNT）方案，通过让两类碳材料在微观层面形成协同，既利用了纳米管阵列的超强吸光能力，又借助常规炭黑体系的成熟工艺路线与物理强度，为大规模量产提供了可能。

研究人员还表示，未来有望进一步将渐变折射率技术（GRIT）引入这一混合体系，即在涂层内部自上而下构建折射率逐级变化的结构，进一步降低表面反射，让光线在进入涂层后“无处可逃”。在超黑材料领域，一些最新成果已经逼近所谓“四个九”（99.99%）的吸收水平，但在这一极限区间，如何精确测量本身就是一大挑战。

相关成果已发表于学术期刊《Matter & Light》，并通过Cell Press及EurekAlert对外发布。业内观察人士认为，随着中国本土市场对黑色高端车型需求的持续增长，这类具备量产可行性的超黑涂层一旦真正导入整车厂，有望在视觉设计、品牌辨识度及功能性消光等多个维度带来新的竞争焦点。是否能真正夺得“全球最黑汽车涂层”的头衔，或许在计量技术进一步发展之前仍难有定论，但一场围绕“极致黑”的技术与美学竞赛，显然已经在中国市场率先拉开帷幕。