超黑材料（光吸收率>98%）具有独特的光学性能，使其在精密光学、高动态显示、太阳能收集、红外热探测、热释电、传感等重要领域具有广泛应用。然而，超黑材料种类稀缺，光吸收能力依赖于表面脆弱而精细的微/纳阵列结构，且现有超黑材料的合成常涉及高温、真空、刻蚀、气相反应及预制模板等，不同材料体系之间合成策略迥异，极大限制了超黑材料的发展。依据菲涅尔反射定律，界面反射由两种介质折射率差决定，折射率则与材料密度成正相关。另一方面，材料内部单元粒子尺寸影响光的背散射效应，进而影响材料界面反射。当光在空气中与单个吸光纳米粒子相遇时，光在纳米粒子表面发生吸收、背散射及前向散射。操纵纳米粒子组装为疏松多孔结构材料，如疏松的纳米阵列，赋予其足够的光传输通道及足够的光学厚度，诱导光进入材料内部以减少材料表面反射，可形成超黑材料。然而，纳米阵列合成繁琐，且材料种类受限。因此，我们提出问题，能否将吸光纳米粒子直接悬浮在空气或近似空气介质中，实现超黑材料的设计与合成？
鉴于上述问题，中国科学院苏州纳米所张学同团队提出利用超低反射率氧化硅气凝胶悬浮吸光纳米粒子这一设计思路，发展出了超黑材料的通用合成方法，制备得到一系列具有不同材料组分及功能特征的气凝胶超黑材料。具体而言：首先，设计制备兼具超低折射率与高透明度的氧化硅气凝胶固体烟，以四甲氧基硅烷作为前驱体，极性二甲基亚砜作为溶剂，通过调控催化剂浓度优化氧化硅凝胶成核与生长过程，制备得到初级基元直径为2.5 nm、二级基元尺寸为7～8 nm的超低折射-高透明氧化硅气凝胶；随后，将吸光纳米粒子分散在上述凝胶前驱体溶液中，经溶胶-凝胶转变及超临界干燥，获得超黑材料。此合成方法中，四甲氧基硅烷具有高活性，可实现快速凝胶以减少纳米粒子沉降；二甲基亚砜具有高的粘滞系数，可减缓纳米粒子沉降速率；该溶胶-凝胶体系可避免酸催化剂引入，扩宽对光吸收纳米粒子的选择性。
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