“超黑”材料通常指对入射光反射率极低的表面，因可有效抑制杂散光，相机内壁、天文望远镜遮光、光电与太阳能热利用等场景具备重要价值；但长期以来，有关材料普遍面临制备复杂、成本偏高、难以与织物结合以及“侧视不够黑”等痛点，制约了其在可穿戴与大面积应用中的推广。 针对上述瓶颈，康奈尔大学人类生态学院响应性服装设计实验室的研究人员近日在《自然·通讯》发表成果，提出以天然界“吸光高手”步枪鸟为参照的纺织品制造方法：先用聚多巴胺对原本为白色的美利奴羊毛针织面料进行深度染色，再通过等离子体处理对纤维表面进行定向蚀刻，形成密集且尖锐的纳米纤维结构。研究人员指出，单纯让织物“变黑”并不足以获得超低反射效果，关键在于同时构建能“困住光”的微纳层级结构，使光线在纤维间多次反射后被逐步吸收，从而显著减少直接反射回观察者的光。 此思路的来源，是步枪鸟羽毛中“色素+结构”共同作用的自然范式。相关分析表明，步枪鸟黑色羽毛不仅依赖黑色素等色素沉积，更重要的是羽枝等微结构的紧密排列可将光线向内导引并反复散射，从而呈现极深黑感。不过，生物羽毛在一定侧向角度会出现发亮现象，也提示工程化超黑材料需要在结构尺度、密度与各向同性上做更精细设计。研究团队选择聚多巴胺作为染色材料，意在模拟黑色素的吸光特性；同时要求染色渗透至纤维内部，以适应后续蚀刻去除表层材料时仍能保持整体黑度一致。 从效果看，该面料平均反射率降至0.13%，并在约120度的视角范围内维持稳定超黑表现，意味着在较大角度观察时不易出现“泛灰”“发亮”等现象。研究人员认为，这一“角度鲁棒性”有助于超黑材料从实验室走向实际产品：在复杂光照条件下，光学系统对杂散光抑制更为可靠；在服装与装备领域，也更易实现视觉一致性与隐蔽性需求。 从影响层面看，此类可穿戴、可扩展的超黑织物，或将推动多个行业的材料升级：一是光学与成像领域，可用于内衬、遮光组件与仪器外壳涂覆替代，降低反射带来的噪声；二是能源与热管理方向，超黑表面有望提升吸收效率，将光能更有效转化为热能并进行收集利用；三是功能性服装与工业设计领域，超黑织物可带来更稳定的视觉效果，并为舞台、展陈、航空航天测试遮蔽等场景提供新选择。研究团队还展示了将该材料用于服装设计的探索，以“超黑主体+局部亮色点缀”形成强烈对比，以此验证其在影像参数调整后仍保持深黑特性。 在对策与转化路径上，研究人员已向校方技术许可机构申请专利保护，并表达了推动成果产业化的意愿。业内人士指出，超黑材料商业化除性能指标外，还需同步评估耐磨、耐洗、环境友好性、规模化良率与成本结构；尤其是等离子体处理环节的工艺窗口、能耗与批量一致性，将直接影响落地速度。若能在羊毛、丝绸、棉等多类天然纤维上复制该工艺，并建立标准化检测体系与应用规范，其市场空间有望更打开。 展望未来，仿生思路与微纳制造的结合，正在把“极端光学性质”从高门槛涂层与器件材料延伸到日常可用的纺织品平台。随着工艺优化与应用验证推进，超黑织物或在光学装备、清洁能源与功能性穿戴之间形成交叉创新，带动材料科学、设计制造与产业链协同升级。
这项研究展示了仿生学在材料创新中的强大潜力。通过解析自然界的精妙设计，研究人员开发出具有实用价值的超黑织物，为多个领域的材料升级提供了新思路。这种跨学科的研究方法，将持续推动科技创新和产业发展。