Печать
Опубликовано: 28 ноября 2014 28 ноября 2014
Просмотров: 4024 4024

ABSL, NPL и Surrey NanoSystems разработали наноструктурированное черное покрытие на основе нанотрубок, имеющее в настоящее время самый низкий  коэффициент отражения в ИК-спектре. Материал, торговое название которого Vantablack®, поглощает 99,96% падающего на него света, что является рекордным значением и позволяет считать его самым черным из всех современных материалов.

 Свойства самого черного материала поглощать свет иллюстрирует рис. 1. Видно, что на оловянной фольге (очень мягкий, легко деформируемый материал) с покрытием из  Vantablack® в месте его нанесения не видно изгибов.

 

 

Рис.1. Нанесение Vantablack® приводит  к невидимости изгибов.

 

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 от долей 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 материала Vantablack® 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 (рис. 2). 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.

 

 

Рис. 2. Микрофотография структуры Vantablack®.

 

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.