» » Самый черный материал

Самый черный материал


Самый черный материал

Этот темный-темный шестиугольник — образец материала Vantablack, самого черного из созданных человеком на сегодняшний день. Vantablack поглощает 99% света на длинах волн в диапазоне от 2,5 мкм до 15 мкм, а в видимом — так и вовсе 99,965% (для сравнения, самый черный уголь поглощает около 96% света). Строго говоря, ту черноту, которую мы видим на этой фотографии, нельзя даже назвать цветом — скорее, это его полное отсутствие.

Изначально Vantablack предназначался для космических нужд. Материал хорошо проявил себя с точки зрения прочности: удары и вибрации, похожие на те, что возникают, например, при запуске космического аппарата, никак не влияют на структуру материала. Тем удивительнее, что нарушить эту самую структуру способно самое незначительное давление: если просто потрогать поверхность Vantablack пальцем, углеродные трубки «примнутся», и материал потеряет значительную часть свойств. Тем не менее список областей применения этого материала постоянно растет: он помогает улучшать телескопы (например, за счет поглощения рассеянного света в их трубах) и другие оптические и инфракрасные приборы, солнечные электростанции, его используют в кино и в дизайне.

Материал обладает и другими удивительными свойствами, одно из которых хорошо видно на сегодняшней картинке дня: он умеет «съедать» пространственное измерение. На фото шестиугольник кажется плоским. На самом же деле Vantablack насажден на алюминиевую фольгу с неровностями и заломами. На видео это хорошо заметно:

Как все-таки это работает? Из названия (VANTA — Vertically Aligned NanoTube Arrays) следует, что материал состоит из вертикально ориентированных углеродных нанотрубок. Когда свет падает на поверхность Vantablack, он почти не отражается от нее, потому что толщина нанотрубок (около 20 нм) гораздо меньше длин волн оптического диапазона (который начинается от 380 нм). Большая часть света проходит между нанотрубками внутрь материала, где фотоны, многократно отражаясь от стенок, теряются в «лесу» нанотрубок и в конце концов поглощаются. При этом энергия света никуда не исчезает — она идет на нагрев материала. Поэтому Vantablack должен довольно быстро и сильно нагреваться. Но здесь дает о себе знать еще одно ценное свойство этого материала: плотно упакованные вертикальные нанотрубки прекрасно отводят тепло по длине.


Самый черный материал

Самый черный материал

Материал Vantablack под микроскопом: «лес» углеродных нанотрубок (высотой 15–50 мкм) на алюминиевой подложке. Фото с сайта 2020science.org


Подобный материал не может существовать «сам по себе». Технология изготовления включает в себя насаждение углеродистых соединений на твердую подложку. Было бы удобно использовать подложки из алюминия, но первоначально насаждение углеродных нанотрубок производилось при высоких температурах (около 750°С), превышающих температуру плавления алюминия (660°С). Из-за этого для подложки пришлось использовать кремний. Однако кремний слишком хрупок для космических миссий, поэтому было решено усовершенствовать технологию создания Vantablack, чтобы нанотрубки можно было растить на более легком и прочном алюминии.

Для этого исследователям понадобилось несколько нетривиальных технических решений. Образцы подложки были изготовлены из алюминиевого сплава 6061-T6, затем химически очищены, и на них методом электроакустического осаждения было нанесено покрытие, которое улучшает адгезию VANTA-пленки с подложкой. Далее наносился катализатор, предназначенный для поглощения инфракрасной энергии от источника излучения и гарантирующий надежную адгезию углеродных нанотрубок к подложке. После осаждения катализатора образцы подвергали обработке на стадии активации в восстановительной атмосфере при температуре 450°С. Затем образцы переносили в реактор для фототермического плазменно-химического осаждения из газовой фазы. Этот процесс обеспечивает быстрый нисходящий нагрев катализируемой поверхности образца, сохраняя при этом основную часть подложки при значительно более низкой температуре с помощью охлаждения его опорной плитой. Рост углеродных нанотрубок был инициирован при пониженном давлении с использованием ацетилена в качестве источника углерода в смешанном газе-носителе при температуре 425°С.

Благодаря этой технологии стало возможным насаждение углеродных нанотрубок и на другие материалы: кобальт, медь, молибден, сапфир, титан, кварц и нержавеющую сталь. А недавно было разработано покрытие Vantablack S-VIS, которое можно наносить на различные поверхности как (почти) обычный спрей.

Фото с сайта surreynanosystems.com.

Анастасия Стебалина

04 ноябрь 2019 /
  • Не нравится
  • 0
  • Нравится

Похожие новости

Волшебные пузырьки фукуса

На фото — фукус пузырчатый (Fucus vesiculosus) из рода фукусов...

Анализ гравитационного поля Энцелада тоже указывает на наличие на нем жидкой воды

Анализ траекторий трех близких пролетов зонда «Кассини» над Энцеладом позволил подтвердить существавание на нем подледного океана жидкой воды. Скорость зонда во время пролетов, отслеживаемая по

Магнитоспиннинг резко упрощает и удешевляет производство полимерных нановолокон

Американские и английские ученые разработали новый метод получения ультратонких полимерных нановолокон. Результаты исследований были опубликованы в журнале Advanced Materials. Новый метод, получивший

Подтверждена принадлежность дикинсонии к животному царству

Дикинсония и ее родня (так называемые проартикуляты) — одни из самых странных и загадочных представителей эдиакарской биоты. Трактовки их места в системе живой природы варьировали от колониальных

Новая полимерная краска эффективно охлаждает здания даже под прямыми солнечными лучами

Американские ученые разработали простое полимерное покрытие, которое, если им покрасить здание, будет охлаждать его даже под прямыми солнечными лучами без каких-либо затрат энергии. Такой эффект

5 удивительных изобретений NASA, в которые трудно поверить

C первого дня основания, учёные и специалисты из Американского агентства NASA делают всё возможное для того, чтобы космические миссии стали реальностью. Самые невероятные их разработки нашли своё
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Код:
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив
Введите код:
Популярные новости
Шугаринг: плюсы и минусыПреимущества матрасов MatroluxeКамеры заднего видаКалькулятор тарифов Яндекс на таксиАвтосвет, нюансы ремонта и обслуживанияОсобенности продвижения сайтаТайник с серебряными шекелямиНеисправности и ремонт светодиодной ленты