Светопоглощающий материал: Светопоглощающий материал — патент | ИСТИНА – Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных

Содержание

Черные светопоглощающие краски

24 октября 2019 в 17:12:12 Комментарии : Просмотров: 4397

Для того, чтобы изображение стало более четким, а естественное освещение не мешало воспринимать информацию с монитора, владельцы AV-технологий прибегают к помощи черных красок. Они создают небольшие рамки по периметру экрана или проекционной доски, которые поглощают солнечные лучи.

Существует ли «супер черная краска»?

Классические рыночные краски плохо поглощают свет и не всегда могут справиться с бликами, по этой причине их использование постепенно отходит на второй план. Сегодня, благодаря стараниям ученых, разработана особая технология, способная поглощать почти 100% попадающего на нее света, а заодно радио- и микроволн.

Вертикально расположенные, мельчайшие нанотрубки «теряют» внутри себя все поступающие фотоны, из-за этого человеческий глаз не видит ничего, кроме черной пустоты. Даже уголь, который считается наиболее темным природными материалом, проигрывает по уровню светопоглощения. Эффект по достоинству оценили специалисты из разных сфер, начиная от космоса и заканчивая искусством.

Доступные поглощающие краски

В 2014 году изобретение было новаторским, сейчас испробовать такой продукт могут все желающие. Цена начинается от 50$ за баночку. Наиболее популярными товарами являются:

  • Ultra Black Screen Border – применяется для проекционных поверхностей, отличается 98%-й поглощаемостью;
  • Singularity Black LT – универсальный спрей американского производства, абсорбирует 98.75% лучей;
  • Vantablack – вещество, которое надежно удерживает 99.965% поступающих фотонов.

Производство продолжается и компании наперебой стараются создать материал, способный поглотить еще больше света.

Области применения

Светопоглощающие краски используются буквально на каждом шагу. В одних случаях их применяют для удовлетворения эстетических потребностей, в других – с практичной целью.

  1. В учебных и научных заведениях можно создать абсолютно черные тела, чтобы решать физические и оптические задачи. Например, вещество весьма достоверно имитирует физику черного тела..
  2. Вокруг экранов и панелей при помощи краски создается темная рамка, которая выравнивает проекционное изображение, делает картинку более контрастной.
  3. В самолетах и транспортных средствах вещество наносят на приборные панели и кокпиты, чтобы исключить попадание солнечных бликов от панели и отражения от лобового стекла. Подобный подход повысит безопасность пилотов, водителей и пассажиров.
  4. Создаются более эффектные рекламные инсталляции, они выделяются среди сверкающих аналогов и более точно могут воспроизвести достоинства и скрыть недостатки товара.
  5. В развлекательных центрах и парках аттракционов можно покрасить стенды или создать специальные декорации. Например, в павильонах комнат ужасов.
  6. Мощные телескопы и камеры с инфракрасным излучением тоже красят в светопоглощающий материал, это повышает качество и четкость получаемой картинки.
  7. В ракетостроении вещество собираются использовать как покрытие кораблей, с целью защитить персонал от воздействия солнечной радиации.
  8. В театральных и кинозалах возможно создать темное пространство за сценой, которое не будет бликовать и переотражать идущий от ламп свет в глаза зрителей. Таким образом получится минимизировать отвлеченность людей от просмотра.
  9. Можно использовать в личных целях в качестве покраски элементов интерьера, техники и автомобиля.

Поглощающие свет краски давно перестали быть эксклюзивными товарами, ими могут воспользоваться компании из любых сфер.

Светопоглощающий материал

Изобретение может быть использовано в качестве абсолютно черного тела в измерительной технике, теплотехнике и теплофизике. Светопоглощающий материал, полученный без вспомогательных подложек методом CVD, содержит пучки мало- и многостенных углеродных нанотрубок с латеральными отложениями в виде хаотично ориентированных фрагментов графена с размером до 10 нм, обладает способностью к формованию в ленты толщиной не менее 2 мм и плотностью 0,4 г/см

3 с коэффициентом светопоглощения около 99,9%. 9 ил., 4 пр.

.

 

Изобретение относится к углеродным материалам, в частности к углеродным нанотрубкам, которые могут быть применены в качестве абсолютно черного тела в областях измерительной техники, теплофизике и теплотехнике.

Светопоглощающий материал в качестве абсолютно черного тела в основном применяют в области измерительной техники, в частности при измерениях фотометрических характеристик в теплофизике и теплотехнике. Так, например, известны (ГОСТ 7601-78) способы определения коэффициентов теплового излучения измеряемого образца по соотношению измеренного теплового излучения исследуемого образца и измеренного теплового излучения светопоглощающего материала, нагретого до той же температуры, что и измеряемый образец. Для этого измеряют тепловое излучение нагретого до определенной температуры образца. Доводят светопоглощающий материал до этой же температуры и измеряют его тепловое излучение. Коэффициент излучения измеряемого образца получают разделив показание теплового излучения, нагретого до определенной температуры образца, на показание теплового излучения светопоглощающего материала.

Понятие «абсолютно черное тело» является абстрактным, поэтому часто применяются модели абсолютно черного тела. Существует ряд патентов, связанных с разработкой и применением модели абсолютно черного тела (МЧТ).

Изобретение патента RU 2148801, МПК G01J 5/02 от 25.08.1998, относится к технической физике в части создания модели черного тела, используемой в качестве эталонного источника излучения в пирометрических, фотометрических и радиометрических комплексах при температурах 2500-3200 K. Такая модель черного тела содержит излучающую и вспомогательную полости, образованные набором пирографитовых колец, которые имеют токоподводы. Подвижный токоподвод содержит подпружиненный пружиной подвижный цилиндр с гибкими токопроводами, связанными с торцом камеры МЧТ. Другой торец камеры является вторым токоподводом. Также дополнительно введена камера, которая закрывает конец цилиндра. Камеры имеют единый газовый объем. Кольца в наборе имеют увеличивающиеся от кольца к кольцу от середины набора электросопротивления. Крайние значения сопротивлений к серединному не превышают величины два. Набор колец окружен тепловым экраном, выполненным из пирографита на стороне, обращенной к набору колец.

Недостатком способа является весьма сложная конструкция, включающая применение дополнительной камеры, которая примыкает к торцу водонеохлаждаемой части основной камеры, образует с основной камерой единый газовый объем и охватывает выступающий из основной камеры противоположный кольцам конец подвижного цилиндра токоподвода, при этом торец, к которому примыкает дополнительная камера, необходимо электрически изолировать от обеих камер. Кроме того, пирографитовые кольца должны обладать разным электросопротивлением, где электрическое сопротивление каждого кольца относительно соседнего увеличивается от кольца к кольцу по мере удаления кольца от середины набора к его концам, причем отношение значений сопротивления каждого из крайних колец к серединному кольцу не больше двух, что также усложняет сборку модели черного тела.

В патенте RU 2132549, МПК G01N 25/18 от 20.01.1998, описано изобретение для расчета теплофизических параметров, сущность которого заключается в том, что проводится предварительный нагрев до заданной температуры модели абсолютно черного тела, образованного двумя идентичными параллельно расположенными плоскими образцами совместно с боковыми и внутренними секционированными экранами, путем пропускания через образцы одинаковых электрических токов, измеряют силу токов и падения напряжения в центральной зоне каждого из образцов, температуры внешней поверхности одного образца и внутренней поверхности второго образца, производят импульсное тепловое воздействие на внешнюю поверхность одного из образцов, одновременно регистрируя температуру противоположной поверхности этого же образца и, используя эти данные, рассчитывают такие параметры, как коэффициенты температуро- и теплопроводности, удельную теплоемкость, спектральную и интегральную степень черноты, удельное электросопротивление.

Недостатком предложенного способа является достаточно сложная конструкция устройства, требующая использования идентичных по толщине и плотности, параллельно расположенных образцов, постоянный контроль температуры внутренней и наружной поверхности образцов фотопирометрами.

В патенте RU 2438103 С1, МПК G01J 5/08, G01K 15/00 от 16.06.2010, описано изобретение устройства, которое может быть использовано для калибровки многоканальных пирометров. Недостатком данного устройства является сложность конструкции: устройство содержит модель абсолютного черного тела в виде электропечи с излучателем, установленную на основании, программный регулятор температуры, термопару регулирования температуры полости излучателя электропечи, поворотный котировочный механизм, усилитель фотосигналов и компьютер. Компьютер электрически связан с поворотным котировочным механизмом и усилителем фотосигналов. Калибруемый пирометр скрепляют с котировочным механизмом и фиксируют на основании, которое сопряжено с выходным отверстием модели абсолютно черного тела.

Для создания моделей абсолютно черного тела наиболее перспективно использовать углеродные материалы, такие как графит или углеродные нанотрубки (УНТ).

В патенте US 9086327, МПК G01J 5/52, G01K 15/00 от 15.05.2013, описаны устройство и способ калибровки датчиков при помощи тонкой пленки из УНТ. Недостатком данного устройства также является сложность конструкции: напряжение подают на первый слой из УНТ для получения первой температуры первого слоя УНТ. Теплопроводный слой используют для обеспечения равномерного распределения температуры, связанной с температурой первого слоя УНТ, путем сглаживания пространственной вариации первой температуры. Второй слой УНТ обеспечивает равномерность распределения температуры и испускает первый спектр излучения черного тела для калибровки датчика. Устройство может быть использовано, чтобы излучать второй спектр излучения черного тела путем изменения приложенного напряжения. Следует отметить, что в патенте не указаны толщины пленок из УНТ.

Также в патенте US 9459154, МПК G01J 3/10 от 19. 03.2015, описаны устройство, способ и тонкопленочная структура для получения спектра абсолютно черного тела. Недостатком патента является сложность и трудоемкость способа: напряжение подают на первый слой из УНТ для получения первой температуры данного слоя УНТ. Первый слой устройства выполнен с возможностью генерирования тепла в ответ на приложенное напряжение. Второй слой выполнен с возможностью получения спектра излучения черного тела в ответ на тепло от первого слоя. Слой термического расширения, расположенный между первым и вторым слоем, содержит графеновый лист для уменьшения пространственной вариации теплоты в плоскости теплового слоя. В патенте не указаны толщины пленок из УНТ, закрепления графенового листа.

В патенте RU 2503103 C1, МПК H01Q 17/00, B32B 27/00, B32B 27/06, C09D 5/32, B82B 3/00 от 27.12.2012, описано изобретение, которое относится к способу изготовления поглощающего покрытия. Такое покрытие обеспечивает поглощение в инфракрасном диапазоне длин волн для создания эталонов абсолютно черного тела в имитаторах излучения для аппаратуры дистанционного зондирования Земли со стабильными характеристиками. Способ изготовления такого покрытия является весьма трудоемким, что является его недостатком, представляет собой формирование на пластине-носителе последовательно адгезионного слоя. Для этого методом центрифугирования или полива с последующей сушкой из раствора пиромилитового диангидрида и оксидианилина в полярном растворителе получают полиимидный слой с УНТ. На высушенном слое формируют методом центрифугирования или полива слой из дисперсии УНТ в полярном растворителе: диметилформамиде или диметилацетамиде. После чего проводят сушку и термоимидизацию полиимидного слоя с УНТ и с УНТ, полученными из дисперсии и внедренными частично в растворенный приповерхностный слой полиимида. Затем на слое из УНТ, внедренных и выступающих из полиимидного слоя, прошедшего термоимидизацию, формируют упрочняющий и поглощающий слой из нитрида кремния методом плазмохимического осаждения. Таким образом, получают воспроизводимый и стабильный во времени процесс изготовления покрытия с высокой поглощающей способностью инфракрасного излучения, работающего в широком диапазоне температур.

В патенте US 8895997, H01L 51/50, B82Y 30/00, H01L 51/52, H01L 29/26, H01K 1/06, H01L 27/15, H01L 51/00, B82Y 20/00, H01K 3/02, H01L 31/12, H01L 33/04, B82Y 10/00, H04B 10/80, H01L 33/00, H01K 1/10 от 28.04.2010, описано устройство светоизлучающих приборов с применением УНТ. Металлические УНТ, расположенные между электродами, генерируют тепло при прохождении тока к электродам и излучают световое излучение от черного тела таким образом, что излучаемый свет имеет широкий диапазон длин волн и может быть модулирован с высокой скоростью. Это дает возможность реализовать источник света непрерывного спектра, который можно модулировать с высокой скоростью, подходящей для использования в информационном сообщении, в области электроники. Недостатком данного устройства является необходимость применения подложки для УНТ, чтобы излучение, генерируемое УНТ, было в направлении, перпендикулярном к поверхности подложки.

В заявке на патент US 20090126783 A1, МПК G02B 5/22, H01L 31/00, B05D 5/06 от 12. 11.2008, которая является прототипом данного патента, описано устройство оптического поглотителя, которое включает в себя покрытие, состоящее из вертикально ориентированных УНТ с ультранизким коэффициентом отражения менее 0,16% и эффективностью поглощения более чем 99,84%. Покрытие состоит преимущественно из УНТ, а также содержит углеродные нанопроволоки (carbon nanowires) и нанорожки (carbon nanohorn). Трубчатые наноструктуры имеют очень высокое аспектное соотношение, обычно больше чем 10000. Данное покрытие на подложке получают методом химического осаждения из газовой фазы CVD (Chemical vapor deposition).

С помощью электронно-лучевого испарителя наносят депозит адгезионного слоя алюминия толщиной 10 нм и слой катализатора, активного компонента частиц железа, толщиной от 1 нм до 5 нм на поверхность кремниевой пластины. Подложку помещают в CVD-реактор. Этилен используют в качестве источника углерода, а 15% смесь водорода и аргона в качестве реакционного газа. К моменту, когда температура в реакторе достигает примерно 750-800°C, поток газа устанавливают через CVD-реактор со скоростью около 300 мл/мин. После того, как температуру CVD-реактора стабилизировали, скорость потока газа поднимают до 1300 мл/мин, второй поток инертного газа пробулькивают через воду при комнатной температуре со скоростью 80 мл/мин, одновременно с этим запускают этилен со скоростью 100 мл/мин. Варьируя время синтеза от 5 с до 30 мин получают покрытие из УНТ с толщиной от 10 до примерно 800 мкм, т.е. покрытие из УНТ толщиной, например, до нескольких миллиметров могут достигать благодаря более длительному времени получения. Реактор охлаждают до комнатной температуры в атмосфере инертного газа. Плотность полученных УНТ составляет 0,01-0,02 г/см3. Просвечивающая электронная микроскопия показала, что преимущественно состоит из многостенных УНТ, а в случае использования слоя катализатора-железа с толщиной около 1,5 нм образуются в основном двустенные УНТ. Показатель преломления и константы поглощения полученных УНТ контролируют независимо друг от друга изменением расстояния между УНТ и их диаметром.

Задачей заявленного технического решения является получение светопоглощающего материала из пучков мало- и многостенных углеродных нанотрубок, полученных методом CVD, с повышенным коэффициентом светопоглощения, а также расширение технического применения данного материала в области технической физики и измерительной техники.

Для решения поставленной задачи предлагаем светопоглощающий материал в виде пучков из мало- и многостенных углеродных нанотрубок, полученных без применения вспомогательных подложек методом CVD.

Углеродные нанотрубки получают методом CVD в газовой фазе при атмосферном давлении с использованием активного компонента - ферроцена в атмосфере водорода на лабораторной установке с проточным кварцевым CVD-реактором горизонтального типа, схема которого представлена на фиг.1.

Условия получения светопоглощающего материала, такие как температура получения, скорость подачи реакционных газов, отсутствие подложки, отличаются от условий прототипа. Различия в изменении таких параметров (температура получения и скорость подачи реакционных газов) необходимы ввиду отличного способа подачи активного компонента при получении. В прототипе активный компонент нанесен на подложку, в предлагаемом техническом решении проводят получение материала с активным компонентом в газовой фазе. Высокая светопоглощающая способность получаемого материала связана с некаталитическим образованием латеральных отложений углерода в виде хаотично ориентированных фрагментов графена.

Совокупный набор оптимальных значений параметров, таких как состав и расход реакционной смеси газов, в том числе водорода, температура и продолжительность процесса, позволяет достигнуть поставленную цель и получить светопоглощающий материал, состоящий из пучков мало- и многостенных углеродных нанотрубок, обладающий способностью к формованию в ленты.

На фиг. 1-9 приведены схема и фотографии, поясняющие заявляемое изобретение:

на фиг. 1 приведена схема проточного кварцевого CVD-реактора горизонтального типа для получения светопоглощающего материала. Цифрами обозначены основные элементы: 1 - трубка подачи газов, 2 - высокотемпературная печь, 3 - термопара в алундовом чехле, 4 - реактор из кварцевой трубы;

на фиг. 2 приведена фотография светопоглощающего материала, полученного в примере 1;

на фиг. 3 приведена микрофотография (увеличение ×20000), полученная с помощью растрового электронного микроскопа, светопоглощающего материала, полученного в примере 1;

на фиг. 4 приведена фотография светопоглощающего материала, полученного в примере 2;

на фиг.5 приведена микрофотография (увеличение ×20000), полученная с помощью растрового электронного микроскопа, светопоглощающего материала, полученного в примере 2;

на фиг. 6 приведена фотография светопоглощающего материала, полученного в примере 3;

на фиг. 7 приведена микрофотография (увеличение ×20000), полученная с помощью растрового электронного микроскопа, светопоглощающего материала, полученного в примере 3;

на фиг. 8 приведена фотография светопоглощающего материала, полученного в примере 4;

на фиг. 9 приведена микрофотография (увеличение ×20000), полученная с помощью растрового электронного микроскопа, светопоглощающего материала, полученного в примере 4.

Светопоглощающий материал в виде пучков из мало- и многостенных углеродных нанотрубок получают методом CVD в газовой фазе на лабораторной установке с проточным кварцевым CVD-реактором горизонтального типа, схема которого представлена на фиг. 1. Получение светопоглощающего материала проводят при атмосферном давлении с использованием летучего активного компонента - ферроцена в атмосфере водорода.

Светопоглощающий материал в виде пучков из мало- и многостенных углеродных нанотрубок получают при следующих условиях:

- Состав смеси реакционного раствора с активным компонентом: 96.5 вес. % этанол, 2.0 вес. % тиофен, 1.5 вес. % ферроцен.

- Расход реакционного раствора 1 мл/мин.

- Расход газа-носителя водорода 500-1100 мл/мин.

- Температура получения 1000-1100°C.

- Продолжительность процесса получения 30 мин.

Перед началом получения реактор (4) и подводящие к нему магистрали предварительно вакуумируют с помощью форвакуумного насоса с последующей продувкой через трубку подачи газов (1) аргоном в течение 20 минут с расходом 500 мл/мин, после чего подают водород с расходом 500 мл/мин и повышают температуру печи (2) до 1000-1100°C. Постоянный контроль температуры в центральной зоне реактора осуществляют при помощи хромель-алюмелевой термопары, которая помещена внутрь алундового чехла (3). После стабилизации заданной температуры устанавливают расход водорода в интервале 500-1100 мл/мин, отключают подачу аргона в систему, подают реакционный раствор со скоростью 1 мл/мин. По завершении эксперимента через 30 мин прекращают подачу реакционного раствора и водорода, подключают подачу аргона.

В соответствии с литературными данными [1, 2, 3] и условиями синтеза, указанными в прототипе, а также с учетом максимально допустимой температуры эксплуатации кварцевого реактора, получение светопоглощающего материала в нижеследующих примерах проводят в интервале температур от 1000°C до 1100°C, скорость газа-носителя (водорода) - в интервале от 500 мл/мин до 1100 мл/мин. В зависимости от температуры и скорости газа-носителя изменяются характеристики получаемого продукта (диаметр нанотрубок, количество выровненных УНТ и др.).

Пример 1. Светопоглощающий материал (фиг. 2) в виде пучков из мало- и многостенных углеродных нанотрубок получают методом CVD с активным компонентом в газовой фазе на лабораторной установке с проточным кварцевым реактором горизонтального типа по методике, описанной выше. Температура получения в данном примере составляет 1100°С, скорость подачи водорода 1000 мл/мин. Описанным способом получают продукт, представляющий собой пучки углеродных нанотрубок длиною около 5 см, внешний диаметр нанотрубок составляет 4-17 нм (фиг. 3). Полученный светопоглощающий материал характеризуется тем, что представляет собой пучки из мало- и многостенных углеродных нанотрубок с латеральными отложениями в виде хаотично ориентированных фрагментов графена с размером до 10 нм. Светопоглощающий материал формуют в ленты толщиной не менее 2 мм и плотностью 0,4 г/см3, коэффициент светопоглощения составляет около 99,9% в диапазоне длин волн 1,5-20 мкм.

Пример 2. Светопоглощающий материал (фиг. 4) в виде пучков из мало- и многостенных углеродных нанотрубок получают, как в примере 1. Температура получения в данном примере составляет 1100°C, скорость подачи водорода 1100 мл/мин. Описанным способом получают продукт, представляющий собой пучки углеродных нанотрубок длиною около 5 см, внешний диаметр нанотрубок составляет 7-19 нм (фиг. 5). Полученный светопоглощающий материал характеризуется тем, что представляет собой пучки из мало- и многостенных углеродных нанотрубок с латеральными отложениями в виде хаотично ориентированных фрагментов графена с размером до 10 нм. Светопоглощающий материал формуют в ленты, как в примере 1, коэффициент светопоглощения составляет около 99,9% в диапазоне длин волн 1,5-20 мкм.

Пример 3. Светопоглощающий материал (фиг.6) в виде пучков из мало- и многостенных углеродных нанотрубок получают, как в примере 1. Температура получения в данном примере составляет 1100°C, скорость подачи водорода 500 мл/мин. Описанным способом в процессе получения получается продукт, представляющий собой пучки углеродных нанотрубок длиною около 5 см, внешний диаметр нанотрубок составляет 10-22 нм (фиг.7). Полученный светопоглощающий материал характеризуется тем, что представляет собой пучки из мало- и многостенных углеродных нанотрубок с латеральными отложениями в виде хаотично ориентированных фрагментов графена с размером до 10 нм. Светопоглощающий материал формуют в ленты, как в примере 1, коэффициент светопоглощения составляет около 99,9% в диапазоне длин волн 1,5-20 мкм.

Пример 4. Светопоглощающий материал (фиг. 8) в виде пучков из мало- и многостенных углеродных нанотрубок получают, как в примере 1. Температура получения в данном примере составляет 1000°C, скорость подачи водорода 500 мл/мин. Описанным способом в процессе получения получается продукт, представляющий собой пучки углеродных нанотрубок длиною около 5 см, внешний диаметр нанотрубок составляет 12-28 нм (фиг. 9). Полученный светопоглощающий материал характеризуется тем, что представляет собой пучки из мало- и многостенных углеродных нанотрубок с латеральными отложениями в виде хаотично ориентированных фрагментов графена с размером до 10 нм. Светопоглощающий материал формуют в ленты, как в примере 1, коэффициент светопоглощения составляет около 99,9% в диапазоне длин волн 1,5-20 мкм.

Таким образом, светопоглощающий материал, получаемый методом CVD, представляет собой пучки мало- и многостенных углеродных нанотрубок с латеральными отложениями в виде хаотично ориентированных фрагментов графена с размером до 10 нм, который формуют в ленты толщиной не менее 2 мм и плотностью 0,4 г/см3, коэффициент светопоглощения составляет около 99,9% в диапазоне длин волн 1,5-20 мкм.

Получение данного материала не требует использования подложек, является упрощенным и ускоренным по сравнению с аналогами и прототипом.

Технический результат - материал, состоящий из пучков углеродных нанотрубок, полученный методом CVD без применения вспомогательных подложек. Данный продукт можно формовать в виде лент без применения сложного вспомогательного оборудования, коэффициент светопоглощения материала составляет около 99,9%.

Источники информации

1. Y. Sun, R. Kitaura, J. Zhang, Y. Miyata, H. Shinohara, Metal catalyst-free mist flow chemical vapor deposition growth of single-wall carbon nanotubes using C60 colloidal solutions // Carbon, v. 68, pp. 80-86 (2014).

2. M. Khavarian, S.-P. Chai, S.H.Tan, A.R. Mohamed. Floating catalyst CVD synthesis of carbon nanotubes using iron (iii) chloride: influences of the growth parameters // NANO: Brief Reports and Reviews, v. 4, №6, 359-366 (2009).

3. Q. Zhang. Carbon Nanotubes and Their Applications // Pan Stanford Series on Carbon-Based Nanomaterials, v. 1, p. 469 (2012).

Светопоглощающий материал, содержащий углеродные нанотрубки, отличающийся тем, что материал содержит углеродные нанотрубки в виде пучков мало- и многостенных углеродных нанотрубок с латеральными отложениями в виде хаотично ориентированных фрагментов графена с размером до 10 нм, обладающих способностью к формованию в ленты толщиной не менее 2 мм и плотностью 0,4 г/см3 с коэффициентом светопоглощения около 99,9%.

Краска которая поглощает свет - Дизайн мастер Fixmaster74.ru

DmitryCD › Блог › Самый черный BMW на земле: откуда он взялся и как это работает

Приветствую, уважаемые читатели!

Возможно, вы слышали о так называемом «сверхчерном» BMW X6, который баварцы показали на автосалоне во Франкфурте. Его называют первым в мире автомобилем, выкрашенным краской Vantablack и, соответственно, это сделало кросс-купе самой черной машиной на планете. Давайте разберемся, что это за Vantablack такой и зачем он нужен автопроизводителям.

Самая черная в мире краска разработана компанией Surray Nanosystems. Слово «нано» в ее названии имеется не зря, но об этом чуть позже. «Самой черной» краску Vantablack называют за умение поглощать 99% света, который падает на поверхность с этим покрытием. Вы же в курсе, что мы видим окружающий мир только потому, что все предметы отражают свет? Если предмет лишить возможности отражать, он превратится в черную дыру – что, собственно, и случилось с тем самым BMW X6.

Как этого удалось добиться? Субстанция (именно субстанция, а не цвет) Vantablack состоит из длинных нанотрубок, которые скроены из атомов углерода. Трубки в этой субстанции упорядочены параллельно друг другу и выстроены по ранжиру, создавая эдакий весьма протяженный (для наномира, конечно) частокол – ну, или поленницу, смотря с какой стороны взглянуть.

Бедный фотон света, попадая внутрь этой поленницы, буквально теряется. Он начинает многократно отражаться от стенок этих трубок, с каждым отражением теряя энергию, и в конце концов пропадает в бесконечном нанолесу, уже не возвращаясь наружу. Vantablack в прямом смысле поглощает свет, не выпуская его обратно. И да, применительно к BMW X6 логичнее употреблять выражение не «выкрашен краской», а «покрыт составом».

Из этого важного свойства Vantablack есть немало очевидных и не очень очевидных следствий. Любой предмет, покрытый таким составом, напрочь теряет способность к отражениям – именно поэтому Vantablack первоначально использовали для оптических и прочих измерительных штуковин на космических аппаратах – чтобы снизить вероятность различных помех и повысить точность систем слежения за глубинами пространства.

Отсутствие отражений способно сыграть с человеческим глазом дурную шутку: вполне материальный и объемный объект с таким покрытием визуально превращается в двухмерный. Глазу просто не за что зацепиться, чтобы определить форму «ультрачерного»: поэтому покрытые составом Vantablack предметы наше сознание воспринимает, как совершенно плоские.

Само собой, представители современного искусства, разнокалиберные инсталляторы и делатели перфомансов не могли пройти мимо такого чудесного подарка. Ан не тут-то было: один из самых известных современных художников Аниш Капур вовремя подсуетился и получил у создателей Vantablack эксклюзивные права на использование «самого черного цвета в мире» в своих работах.

Таким образом, легко прийти к выводу, что BMW X6 предметом искусства не является – даже если покрыть его составом Vantablack. Однако это не помешало баварцам устроить во Франкфурте настоящую сенсацию. Экспериментальное кросс-купе оказалось настолько популярным, что в BMW устали отбиваться от вопросов на тему, когда же будет налажено серийное производство таких моделей.

Ответ очевиден – никогда. И дело даже не в дороговизне самого пигмента (который дороже алмазов), а в элементарной безопасности. Вы представляете, что будет, если выпустить эдакую «черную дыру», которую физически невозможно осветить фарами, на дорогу? К слову, создавая свой кроссовер, баварцы, по слухам, вынуждены были просить создателей Vantablack чуть уменьшить его поглощающую способность, иначе аудитория BMW вообще не поняла бы, о чем идет речь. По этой же причине кроссоверу сохранили немного хрома на кузове, полноценную радиаторную решетку, стандартные колесные диски и оптику – просто для того, чтобы хотя бы очертания кроссовера можно было разглядеть.

И, наконец, по этой же причине кажутся бредом слухи о том, что автопроизводители собираются использовать Vantablack для тестовых прототипов вместо обычного камуфляжа. Этот состав, конечно, куда эффективнее будет скрывать очертания будущих новинок, но вот сами прототипы, скорее всего, проживут в условиях дорог общего пользования недолго.

Однако, вариант для маневра у производителей все же остается. По последним данным, сейчас всерьез обдумываются возможности применения Vantablack в салонах автомобилей – в тех местах, где нужно максимально уменьшить вероятность возникновения бликов и прочих отражений. Загасить, скажем, солнечные зайчики на передней панели или потолке. Поговаривают даже о поиске возможностей использования состава в конструкции мультимедийных экранов, чтобы те меньше бликовали, или – по примеру космических приборов – в лазерных сенсорах систем автономного управления. Так это или нет – покажет будущее.

Очень надеюсь, что данный материал Вам понравился!
Всем спасибо и до новых встреч.

Черные светопоглощающие краски

Для того, чтобы изображение стало более четким, а естественное освещение не мешало воспринимать информацию с монитора, владельцы AV-технологий прибегают к помощи черных красок. Они создают небольшие рамки по периметру экрана или проекционной доски, которые поглощают солнечные лучи.

Существует ли «супер черная краска»?

Классические рыночные краски плохо поглощают свет и не всегда могут справиться с бликами, по этой причине их использование постепенно отходит на второй план. Сегодня, благодаря стараниям ученых, разработана особая технология, способная поглощать почти 100% попадающего на нее света, а заодно радио- и микроволн.

Вертикально расположенные, мельчайшие нанотрубки «теряют» внутри себя все поступающие фотоны, из-за этого человеческий глаз не видит ничего, кроме черной пустоты. Даже уголь, который считается наиболее темным природными материалом, проигрывает по уровню светопоглощения. Эффект по достоинству оценили специалисты из разных сфер, начиная от космоса и заканчивая искусством.

Доступные поглощающие краски

В 2014 году изобретение было новаторским, сейчас испробовать такой продукт могут все желающие. Цена начинается от 50$ за баночку. Наиболее популярными товарами являются:

  • Ultra Black Screen Border – применяется для проекционных поверхностей, отличается 98%-й поглощаемостью;
  • Singularity Black LT – универсальный спрей американского производства, абсорбирует 98.75% лучей;
  • Vantablack – вещество, которое надежно удерживает 99.965% поступающих фотонов.

Производство продолжается и компании наперебой стараются создать материал, способный поглотить еще больше света.

Области применения

Светопоглощающие краски используются буквально на каждом шагу. В одних случаях их применяют для удовлетворения эстетических потребностей, в других – с практичной целью.

  1. В учебных и научных заведениях можно создать абсолютно черные тела, чтобы решать физические и оптические задачи. Например, вещество весьма достоверно имитирует физику черного тела..
  2. Вокруг экранов и панелей при помощи краски создается темная рамка, которая выравнивает проекционное изображение, делает картинку более контрастной.
  3. В самолетах и транспортных средствах вещество наносят на приборные панели и кокпиты, чтобы исключить попадание солнечных бликов от панели и отражения от лобового стекла. Подобный подход повысит безопасность пилотов, водителей и пассажиров.
  4. Создаются более эффектные рекламные инсталляции, они выделяются среди сверкающих аналогов и более точно могут воспроизвести достоинства и скрыть недостатки товара.
  5. В развлекательных центрах и парках аттракционов можно покрасить стенды или создать специальные декорации. Например, в павильонах комнат ужасов.
  6. Мощные телескопы и камеры с инфракрасным излучением тоже красят в светопоглощающий материал, это повышает качество и четкость получаемой картинки.
  7. В ракетостроении вещество собираются использовать как покрытие кораблей, с целью защитить персонал от воздействия солнечной радиации.
  8. В театральных и кинозалах возможно создать темное пространство за сценой, которое не будет бликовать и переотражать идущий от ламп свет в глаза зрителей. Таким образом получится минимизировать отвлеченность людей от просмотра.
  9. Можно использовать в личных целях в качестве покраски элементов интерьера, техники и автомобиля.

Поглощающие свет краски давно перестали быть эксклюзивными товарами, ими могут воспользоваться компании из любых сфер.

Селективное покрытие для солнечных коллекторов

Важнейшей частью любого коллектора – плоского, вакуумного, воздушного – является абсорбер. Именно абсорбер преобразует энергию солнечного излучения в энергию тепловую. В плоских водяных и в воздушных коллекторах абсорбер в общем случае представляет собой металлический лист, покрашенный в черный цвет селективной краской для солнечных коллекторов. Причем в воздушном коллекторе абсорбер может быть выполнен с ребрами для увеличения площади нагреваемой поверхности. В вакуумных коллекторах абсорберы представляют собой тонкие пластины в вакуумных трубках. В плоских водяных и в вакуумных коллекторах абсорберы передают накопленное тепло теплоносителю. В воздушных коллекторах просто нагревают до высокой температуры воздух, находящийся в коллекторе. Но в любом случае важнейшую роль в процессе нагрева играет покрытие абсорбера.

Черный цвет — черному цвету рознь

Некоторые умельцы наносят селективное покрытие для солнечных коллекторов своими руками, наивно полагая, что, покрасив металлический лист черной краской, они решат все проблемы. Но черная краска бывает разная. И как эффективно будет работать коллектор, в огромной степени зависит от того, какой именно краской покрыт абсорбер. Дело в том, что черные краски различных составов по-разному реагируют на солнечный свет. Какая-то часть солнечной энергии поглощается, а какая-то отдается в виде теплового излучения, а результирующая эффективность будет очень низкой. Так, например, эффективность абсорбера, покрытого обычной черной краской, составляет всего 11%, в то время, как при покрытии другими типами красок эффективность может превышать 90%. Кроме того, обычные черные краски не обладают термостойкостью и при длительном нагревании начинают слоиться, отставать от основы.


Как работают различные покрытия

Главных показателей, которые характеризуют ту или иную черную краску для покрытия абсорбера, всего два. Это, во-первых, способность поглощения солнечной энергии и, во-вторых, способность покрытия поверхности к излучению энергии в длинноволновом диапазоне. Чем выше первый показатель и ниже второй, тем эффективнее покрытие. Так, например, два слоя покрытия «Черный никель» поверх гальванопокрытия из никеля на мягкой стали (согласно технологии деталь была погружена на шесть часов в кипящую воду) показали способность поглощения, равную 0.94. При этом способность излучения составила всего 0.07. Или «Черный никель», содержащий окиси и сульфиды никеля и цинка, нанесенный на полированный никель, имеет способность поглощения, равную 0.910, при способности излучения 0.11.

Новые составы, новые методы получения высокоэффективных абсорберов

Над поиском составов термостойких красок, способных по максимуму поглощать солнечную энергию, работают многие ученые. В Германии в 1980 году доктор Вольфганг Цезиаль и инженер Густав Кроз получили патент на «Способ получения селективно поглощающих площадей поверхности для солнечных коллекторов и устройство для реализации этого способа». Их работа получила дальнейшее развитие и была подкреплена патентами, полученными в 1998 и в 2001 годах. Целью этих и других аналогичных разработок являются, во-первых, достижение высокой степени поглощения, а следовательно, и высокой степени конверсии падающего солнечного света в полезное тепло, а во-вторых, достижение минимальной излучательной способности, то есть низкое тепловое излучение.

Для изготовления высокоэффективных абсорберов с нанесенным покрытием разрабатываются специальные технологии получения селективных красок и методы их нанесения на поверхности абсорберов, которые, к тому же, могут изготавливаться из различных материалов. К концу девяностых годов прошлого века это были, в основном, гальванически нанесенные слои так называемых «черного хрома» или «черного никеля». При этом были получены достаточно обнадеживающие результаты для указанных покрытий, а именно качество поглощения до 96%, процент излучения около 10%. Это были очень хорошие показатели.

Разработанные в середине девяностых годов в Германии методы нанесения селективного покрытия использовали процесс вакуумного напыления на основу. Были проведены эксперименты с нанесением на медную основу титаново-оксинитридных, а также керамических покрытий. Позднее были проведены эксперименты с алюминиевыми листами. Эти покрытия при контрольных замерах показали значение поглощения солнечного излучения, превышающее 95%, а значение излучательной способности — в пределах от 3% до 5%. Но, несмотря на такие высокие показатели, которые были получены для «Черного никеля» и «Черного хрома», эти покрытия не нашли применения на европейском рынке, так как при производстве этих напылений происходило довольно заметное загрязнение окружающей среды от использования гальваники в производственном процессе. Та же участь постигла и разработанное в США селективное покрытие «Черный кристалл».

Селективные покрытия в домашних условиях

Прежде чем решиться на самостоятельное нанесение селективного покрытия на абсорбер, нужно тщательно изучить характеристики доступных покрытий и взвесить свои возможности. Если вас что-то не устраивает, лучше отказаться от этой идеи и купить уже готовые коллекторы. Способов нанесения покрытий достаточно много, но не все они могут подойти. Например, некоторые умельцы, не вдаваясь в детали, просто покрывают металлический лист обычной черной краской только потому, что эта краска, во-первых, черная, а во-вторых, дешевая. Но такая краска принесет мало пользы, так как она не термостойкая, а при высыхании становится еще неплохим теплоизолятором. Черная матовая автомобильная краска обладает достаточно неплохим светопоглощением, достигающим 70%. Недостатком этой краски является слабая термостойкость.

Лакокрасочной промышленностью выпускаются черные матовые краски, обладающие повышенной термостойкостью. Такими красками покрывают грили, мангалы, изготавливаемые различными фирмами. Эти краски могут быть как в банках, так и в аэрозольной упаковке. Предпочтительнее, конечно, краски в аэрозольной упаковке, так как в этом случае можно нанести селективное покрытие, не превышающее нескольких микрон по толщине. При покупке нужно особо обращать внимание на способ нанесения покрытия, так как применение некоторых видов красок требует предварительной обработки поверхности, на которую они будут наноситься. В некоторых случаях требуется антикоррозийная обработка поверхности, а в некоторых случаях и кислотная грунтовка.


Краска Iliolac

В настоящее время наибольшей популярностью для нанесения селективного покрытия пользуется краска «Iliolac» («Илиолак») производства греческой компании Stancolac. Производители утверждают, что эта краска обладает поглощающей способностью, равной 99%. Краска эта выпускается в баночной фасовке, поэтому для нанесения ее на поверхность абсорбера лучше пользоваться краскопультом, чтобы получить слой не толще пятидесяти микрон.


Селективная пленка в рулонах

И, наконец, для покрытия абсорбера можно использовать селективную пленку. Эта тонкая термостойкая пленка, выпускаемая в рулонах, наклеивается на предварительно обезжиренную и очищенную поверхность абсорбера. Пленка эта представляет собой медную или алюминиевую фольгу с готовым селективным покрытием, нанесенным на нее методом вакуумного напыления.

Особых сложностей в нанесении селективных покрытий нет, и если вы решились сделать солнечные коллекторы своими руками, то добротно выполненное устройство будет работать ничуть не хуже своего промышленного собрата.

Люминесцентная краска и способ ее приготовления в домашних условиях

Чего только не найдешь на современном строительном рынке. Разнообразие отделочных материалов позволяет воплощать в жизнь всевозможные интерьерные задумки. Одним из интересных и в последнее время очень популярных элементов является люминесцентная краска – ее использование возможно как для фасада дома, так и в оформлении интерьера внутри дома. Особенность этого элемента состоит в том, что краска светится в темноте и именно поэтому стоимость материала достаточно высокая. Меня очень заинтересовало использование люминесцентной краски и, узнав стоимость всех компонентов для приготовления смеси своими руками, я понял, что выгоднее будет сделать краску самостоятельно. Вооружившись помощью друга, я начал изучать свойства, характеристики материала и варианты приготовления люминесцентной краски своими руками.

Люминесцентная краска

Классификации люминесцентных красок

Суть люминесцентного материала заключается в том, что в красящий состав добавляют пигмент, в основе которого лежит люминофор. Благодаря этому в темное время суток объекты, покрашенные такими составами, могут светиться продолжительное время.

Люминесцентная краска в спальне

Так как прогресс не стоит на месте и иногда создается впечатление, что химики способны изобретать материалы для покрытия совершенно любых поверхностей, можно говорить о нескольких видах люминесцентного материала:

  • Для поверхностей из металла – может вы, когда-то обращали внимание на гоночные автомобили излучающие ночью свет
  • Для ткани – очень востребованы в текстильной промышленности
  • Для глянцевой поверхности и стекла – использование стеклянных панелей, которые еще и подсвечиваются это уже совсем на грани эксклюзивности, а применение такой керамической плитки так вообще
  • Водоэмульсионная светящаяся краска
  • Краска для дерева – можно применять при окрашивании заборов, фасадов и оград
  • Существуют даже эмульсии для бетона – ну совсем фантастика подумал я, когда узнал о таких возможностях
  • Для пластика

Для интереса я изучил рынок и составил таблицу приблизительной стоимости люминофора:

Цвета люминофораЦенаДля акриловой краскиЦена
Бледно-салатовыйСалатово-желтый490-500руб/50грБелый, салатово-желтый240-250руб/50гр
Белый, голубой490руб/50грГолубой250руб/50гр
Красный, оранжевый, желтый530-550руб/50грВсе остальные оттенки260руб/50гр
Синий, зеленый530-550руб/50гр

Кстати, люминесцентные краски можно купить в баллончиках, распыление которых происходит очень быстро и удобно. Поэтому если вам хочется оформить небольшой участок поверхности своими руками, то смело приобретайте материал в баллончиках. Но не забывайте, что стоимость такой люминесцентной краски будет выше.

Особенности материала и общие заблуждения

Так как в составе краски есть не только наш светящийся пигмент, но еще и лак, то следует отметить, что для основы таких материалов применяют данные лаки:

  1. Алкидный
  2. Акриловый
  3. Полиуретановый
Люминесцентная краска в детской

Именно от этой основы выстраивается ценовая политика налюминесцентную краску. Так же от нее зависит и срок службы красящего состава. В просторах интернета бытует мнение, что такие смеси достаточно вредны и могут нанести вред здоровью человека. Но на самом деле это большое заблуждение, так как сам порошок люминофора совершенно безвреден. Не стоит путать люминофор с фосфором, ведь именно второй действительно вредоносен. Запомните, вредность используемого покрытия зависит только от лака, который применяется как основа для люминесцентной краски.

Фотолюминесцентнаясмесь заряжается от окружающего света, но так же существует электролюминесцентные растворы, которые работаю по принципу зарядки от электрического переменного тока. Этот материал был изобретен специально для автомобилей, точнее их кузовов. Благодаря принципу работы такая краска может светиться в любое время суток и при любом освещении.

Давайте рассмотрим, в каких сферах может применяться фотолюминесцентная смесь:

  • С помощью материала можно создавать уникальные рисунки, оформлять им стены и потолок, выделять определенные участки в общем дизайне комнаты
  • Используя люминесцент, окрашивают мебель и интерьерные предметы
  • Добавляют в лаки для ногтей и применяют в боди-арте
  • Украшают деревянные заборы и беседки
  • Окрашивают искусственные цветы
  • Можно покрасить ткани, одежду, рюкзак
  • Шелкотрафаретная печать для постеров, календарей и блокнотов
  • Аэрозольные баллончики используют для машин и велосипедов, а так же для аксессуаров к ним

Самостоятельно изготавливаем люминесцентную краску

Как я уже говорил, приобретать красящее вещество будет дороже, чем создать его своими руками. Если же вам это дело не по вкусу, то не стоит переживать. На данный момент существует огромное количество производителей, которые выпускают свою продукцию, как в жидком состоянии, так и в аэрозольных баллончиках.

Люминесцентная краска на стенах

Но если вы собрались изготовить люминесцентную смесь своими руками, то для начала стоит определиться с выбором основы – лака. Можно купить полностью прозрачный материал, а можно выбрать и необходимый оттенок. Затем приобретаете люминесцентный пигмент и запасаетесь емкостями из эмали или керамики.

Технология приготовления следующая:

  1. В уже подготовленную посуду я налил основу – лак
  2. Далее я засыпал пигмент и все хорошенько перемешал. В среднем нужно придерживаться пропорций 15-50% пигмента от всей массы смеси. Я добавлял около 40%, но где-то читал, что оптимальным количеством является 30% пигмента. Кстати именно от этого зависит результат насыщенности
  3. Для того, чтоб пигмент распределился максимально ровно, я добавил в смесь растворитель и придерживался пропорции 1% от всей массы. При выборе растворителя обращайте внимания на лак, который используете
  4. Помешивайте весь раствор и понемногу ускоряйте этот процесс. Ждите получения однородной массы
  5. Вот в принципе и все. Краска своими руками готова и ее можно наносить на необходимые участки. Главное в процессе придерживайтесь правильных пропорций и не переборщите с растворителем

Если вы выбрали прозрачный лак, но хотите придать смеси оттенок, то добавьте в полученную люминесцентную краску немного колера.

Наносим люминесцентный материал

После того, как я приготовил люминесцентную краску своими руками, осталось выбрать область ее применения и нанести на поверхность. Как и в любых других процессах, окрашиваемую поверхность нужно предварительно подготовить.

Люминесцентная краска в интерьере

Очистите место нанесения люминесцентного материала от грязи и пыли. Если требуется, то обезжирьте место окрашивания. Если под нашу смесь нанести на стену белую краску, то свечение люминесцентной будет намного ярче и лучше. Поэтому я не стал пренебрегать этим советом и нанес на участок стены белый раствор. Кстати белое покрытие служит грунтовочным слоем, и после его нанесения своими руками мы ждем полного высыхания люминесцентной краски.

Люминесцентный состав перед нанесением тщательно перемешиваем – это необходимо потому, что сам пигмент имеет свойство выпадения в осадок. Когда раствор готов его наносят тонким слоем. Можете воспользоваться валиками или кисточками – у меня на этот случай был распылитель. После первого нанесенного слоя нужно нанести следующий, но не забывайте ждать полного высыхания начального слоя.

Создавая такое оформление самостоятельно можно использовать заранее подготовленные трафареты или от руки с помощью кисти рисовать какие-то узоры. Если люминесцентный материал используется в детской комнате, то будьте уверены, что нарисованное звездное небо на потолке или обведенный контур животных на стенах комнаты обязательно приведет в восторг ваше чадо. Магия образов, которые создаются с помощью люминесцентных красок, способны восхищать не только детские взгляды, но и удивлять даже взрослых.

Люминесцентная краска для дизайна интерьера

Если вы не хотите закрашивать большой участок поверхности с помощью люминесцентной смеси, то подготовьте трафарет с различными абстракциями или узорами, а затем с его помощью воссоздайте рисунок на любой удобной для вас поверхности.

Используя несколько цветов люминесцентной краски можно создавать картины и небольшие пейзажи прямо на поверхности стен и потолков. Я даже видел фотографии, когда люди с помощью таких красок оставляли добрые послания на стенах, которые потом обращали на себя взор еще много-много лет. Если вы боитесь темноты, а на ваших выключателях нет лампочек, то и тут порошок придет в помощь, ведь нанеся такую люминесцентную смесь на выключатель, ночью вы точно его увидите.

Для себя я понял, что применение люминесцентных смесей в интерьере своего дома это красиво, необычно и очень эффектно в темное время суток.

Электролюминесцентная смесь от LumiLor

Так как фотолюминесцентнаякрасящая смесь знакома уже всем, а вот новой для нас можно назвать электролюминесцентную краску, то я решил рассказать немного и про нее. Используют такую краску в частности для автомобильного тюнинга, и если обычный элемент светится только в темноте, накапливая свою энергию от света, то этот вариант начинает свое свечение после подачи электрического тока.

Отделка стен люминесцентной краской

Известная марка LumiLorимеет в своем арсенале такие цвета краски, но не стоит забывать, что для получения нового оттенка их достаточно просто смешать:

  • Красный
  • Зеленый
  • Голубой цвет краски
  • Желтый оттенок
  • Белый цвет

Самое интересное в этом материале то, что если подача электроэнергии отсутствует, то и окрашенный автомобиль смотрится совершенно обычно. Это очень актуально для тех, кто любит изображать свое искусство. Благодаря такому свойству краски при подаче тока все будут видеть различные рисунки и творчество, которые вы сотворили своими руками.

Краски от LumiLorработают при частоте переменного тока от 500 до 1000Гц. При подключении применяют инвертор на 12В, а его уже подключают к источнику питания. Это могут быть батарейки или обычная розетка на 220В.

Самый черный материал на земле — Vantablack, поглощающий 99,96% света

Команда ученых из Великобритании порадовала новым научным открытием, представив широкой публике новейший вид материи. До недавнего времени такая разновидность черного оттенка никому не была известна.

Обнаруженное вещество носит название vantablack и, по мнению британских первооткрывателей, может раз и навсегда поменять представление людей о Вселенной.

Самый черный материал поглощает 99,965% видимого света, микроволн и радиоволн

Ультрачерный материал имеет способность успешно поглощать 99, 96% света, причем в данном случае речь идет, только об излучении, различимом для человеческого взгляда. Исследованиями оригинального научного феномена занялись ученые из Великобритании под руководством Бена Дженсона.

По словам одного из исследователей, материал составлен из совокупности углеродных нанотрубок. Такое явление можно уверенно сравнить с человеческим волосом, рассеченным на 8-10 тысяч слоев – один такой слой представляет собой размеры углеродной нанотрубки. Общий состав можно представить в виде заросшего травой поля, где попавшая частица света начинает уверенно отскакивать от одной травинки к другой. Эти своеобразные «травинки» максимально поглощают световые частицы, отражая лишь малую световую долю.

Секрет Vantablack — вертикально ориентированные нанотрубки

Технологию создания такого рода трубок нельзя назвать новаторской, однако, Бену Дженсону и его соратникам только сейчас удалось найти достойные способы ее применения. Ими был изобретен способ соединения углеродных нанотрубок с материалами, используемыми в современных телескопах и спутниках. Примером такого материала можно назвать алюминиевую фольгу. Данный факт означает, что фотоснимки Земного шара и Вселенной из космоса вполне можно будет сделать более четкими.

«Присутствие рассеянного света внутри телескопа способствует увеличению шумов, в результате чего резких снимков не получается, — поясняет Бен Дженсон. – Используя новые материалы для покрытия внутренних перегородок телескопа, а также пластин диафрагмы, рассеянный свет уменьшается, и изображение получается гораздо четче».

Если учитывать законы физики, создание материала, который поглощает 100% света, практически невозможно. Уже только поэтому изобретение Дженсона сегодня можно назвать прорывом на грани фантастики.

Новой разновидностью материала уже заинтересовались американские военные. Ведь его можно применять в «Стеллс»-технологиях, чтобы снижать заметность самолетов для радаров или создавать фотографии во время специальных разведывательных миссий. Кроме того, ученые уверены, что со временем откроются еще больше возможностей для использования vantablack.

Учёные создали светопоглощающий материал по принципу чёрной дыры

Инженеры-физики из британской компании Surrey Nanosystems представили свою новую разработку — уникальный материал под названием Vantablack, который считается самым тёмным в мире. По словам разработчиков, он поглощает практически весь свет, кроме ничтожных 0,035%, которые отражаются от его поверхности. Это интересное свойство делает Vantablack полностью невидимым, и разглядеть можно только объекты вокруг него.

Несмотря на неровности поверхности, мы их даже не видим

Видео под катом …

Научная пресса уже окрестила материал искусственной чёрной дырой. Такой мощной гравитацией, как настоящая погибшая звезда, Vantablack, разумеется, не обладает, но со светом он делает то же самое, что и космические чёрные дыры — поглощает и не выпускает. Другая интересная особенность нового материала заключается в том, что, даже будучи изогнутым, со стороны он всё равно кажется плоским, ведь для глаза все изгибы совершенно незаметны.

«При сгибании Vantablack наблюдатель ожидает увидеть вмятины и морщины, однако вместо всего этого он видит иллюзию совершенно тёмного отверстия в пространстве», — рассказывает соавтор исследования Бен Дженсен (Ben Jensen), который также является техническим директором компании Surrey Nanosystems.

Попытки создания абсолютно тёмного материала уже предпринимались и не раз. Так, в 2008 году команда из Политехнического института Ренсселера представила материал, который отражал всего 0,045% световых волн, но разработчикам из Surrey Nanosystems удалось побить этот рекорд.

 

 

Название материала происходит от словосочетания Vertically Aligned NanoTube Arrays ( Вертикально ориентированные массивы нанотрубок) и слова black ( чёрный).

Особые свойства материала отражены в его названии. Первые два слога Vanta являются акронимом от словосочетания vertically aligned carbon nanotube arrays, то есть «вертикально выровненные массивы углеродных нанотрубок». Углеродные нанотрубки учёные вырастили в лаборатории на алюминиевой фольге при низких температурах. Они оказываются плотно составленными вместе, что позволяет свету проникать внутрь, но очень небольшому количеству — преимущественно ультрафиолетовому, инфракрасному и микроволновому — отражаться от этого «леса».

Такой суперчёрный материал снижает уровень рассеянного света, а также в семь с половиной раз лучше чем медь проводит тепло и является в 10 раз более прочным, чем сталь. А потому он имеет массу потенциальных применений, в том числе в качестве «шапки-невидимки» для военных объектов, которые необходимо скрыть.

Также им можно покрывать внутреннюю часть высокочувствительных телескопов, предназначенных для обнаружения тусклых и далёких объектов. И наконец, его можно применять для повышения производительности солнечных панелей и инфракрасных датчиков.

 

Микрофотография структуры Vantablack®.

Процесс производства самого черного материала Vantablack® основан на технологии низкотемпературного синтеза вертикально-расположенных  углеродных нанотрубок  (англ. — vertically-aligned carbon nanotube (VANTA), разработанного фирмой Surrey NanoSystems. Методика осаждения покрытия Vantablack® подходит для различных материалов с размерами отдолей микрона и больше.   Она легко сочетается со стандартными методами литографии и позволяет, в случае необходимости, выполнять сложные узоры.

Раньше VANTA-покрытия могли быть нанесены только на дорогостоящие, объемные жаропрочные сплавы и термостойкие материалы, такие как кремний, соответственно, их невозможно было использовать для чувствительной электроники или материалов с относительно низкой температурой плавления. Отличием покрытия из самого черного материалаVantablack® является то, что его можно синтезировать на многих чувствительных к температуре материалах (например, алюминии), которые имеют большое значение для наземных,воздушных и космических применений. Наноструктурированный Vantablack® является химически инертным, имеет высокое сопротивление ударам и вибрациям и демонстрирует превосходную стабильность при воздействии тепла и окружающей среды.

Самый черный материал представляет собой массив из вертикальных, расположенных вплотную друг к другу углеродных нанотрубок ). Такая своеобразная структура и определяет уникальные свойства Vantablack®, поскольку прошедшему сквозь «крону» такого наноуглеродного «леса» свету чрезвычайно трудно выбраться из этой ловушки и отразиться от поверхности из такого материала.

Vantablack® имеет самую высокую теплопроводность и минимальное отношение массы к объему среди всех материалов, которые могут быть использованы в приложениях, требующих высокой излучательной способности. Он обладает практически ничтожным уровнем дегазации и эмиссии частиц, таким образом устраняя основной источник загрязнения в чувствительных системах визуализации. Он выдерживает механические нагрузки, возникающие при запуске ракеты, а также долговременные вибрации и идеально подходит для облицовки внутренних компонентов, таких как отверстия, перегородки и оптические датчики на основе МЭМС (микроэлектромеханические системы).

Практическое применение самый черный материал нашел, главным образом, в оптическом приборостроении: в качестве эталонных источников излучения «черного тела» в чувствительных телескопах, спутниковых системах калибровки, ИК-детекторах и для подавления помех от рассеянного излучения в оптических системах. Также Vantablack® может применяться для военных транспортных средств и брони, так как сделает их практически невидимыми, особенно при использовании ночью.

via

Получен светопоглощающий материал, эффективность которого почти равна "идеальному" значению