11 интересных фактов о Vantablack, одним из самых чёрных из известных веществ
Vantablack - это увлекательный материал, созданный британской компанией Surrey NanoSystems. Это одно из самых темных известных веществ, которое может поглощать до 99,965% видимого света (если свет падает перпендикулярно поверхности материала).
Хотя слово VANTABLACK звучит как персонаж Marvel, на самом деле это аббревиатура от Vertical Aligned NanoTube Arrays Black.
Несмотря на свои уникальные свойства и несколько полезных функций, он не так популярен, как другие синтезированные материалы, такие как геополимеры и полисилоксаны. Ниже мы перечислили несколько интересных фактов о Vantablack, которые дадут вам всестороннее представление о разработке, поведении и применении материала.
1. Vantablack - это не цвет
Цвета - это характеристики зрительного восприятия человека. Когда свет падает на объект, его поверхность отражает некоторые цвета, поглощая все остальные. Мы воспринимаем только отраженные цвета.
Vantablack - это не цвет, а материал. Он состоит из множества крошечных полых углеродных нанотрубок, каждая из которых примерно в 50000 раз меньше ширины человеческого волоса. Площадь поверхности площадью 1 см содержит около 1 миллиарда нанотрубок.
Когда свет падает на эти нанотрубки, он поглощается, и очень маленькая часть света достигает нашего глаза. Таким образом, Vantablack - это фактически «отсутствие цвета».
2. Куда же девается этот цвет?
Метод химического осаждения из паровой фазы используется для создания Vantablack, который включает выращивание «леса» вертикальных трубок на подложке. Когда свет падает на этот материал, он попадает в ловушку и постоянно отклоняется среди нанотрубок. В конце концов, свет поглощается и рассеивается в тепло.
3. Создание Vantablack
Многие похожие цветопоглощающие материалы были разработаны в начале 2010-х годов. Однако этот материал особенно интересен из-за того, что его можно создать при температуре 400 ° С.
NASA выращивало предыдущие глубокие оттенки черного при 750°C, что требовало от веществ большей жаростойкости, чем Vantablack, ограничивая их практическое применение.
4. Термостойкий материал
Уровни выпадения частиц и выделения газа (выброс вещества, попавшего в материал) Vantablack очень низки по сравнению с аналогичными веществами, разработанными в начале 2010-х годов.
Vantablack также обладает большей термостойкостью и повышенной устойчивостью к механическим вибрациям. Материал нерастворим в воде и имеет плотность 2,5 мг / см 3. Он имеет температуру плавления более 3000 °С.
5. Это не похоже на теплый бархат
Хотя материал поглощает до 99,965% падающего света и имеет мягкий, бархатистый вид, он не приводит к физическим ощущениям. Vantablack ощущается как гладкая поверхность на ощупь.
6. Восприимчивы к повреждениям
Вертикально выровненные нанотрубки чрезвычайно длинные по сравнению с их диаметром. Они остаются в вертикальном положении в нормальных условиях, но если вы оказываете сильное давление, они могут легко сломаться. Поэтому Vantablack нельзя наносить на незащищенные поверхности. Он потерял бы свою магию одним движением руки.
Хотя он чувствителен к прикосновению, он может противостоять другим воздействиям, таким как вибрация и удары. Это потому, что углеродные нанотрубки практически не имеют массы. Отсутствие массы означает отсутствие силы во время ускорения. Таким образом, Vantablack может быть идеальным веществом для объектов, которые выдерживают ухабистые поездки, такие как запуск в космос.
7. Vantablack не самый темный материал в мире
В 2019 году исследователи из Массачусетского технологического института придумали «самое черное» вещество, которое примерно в 10 раз темнее, чем Vantablack. Он поглощает более 99,995% падающего света, что делает его самым темным материалом за всю историю наблюдений.
8. Коммерческое производство
Первоначально этот материал был разработан Национальной физической лабораторией в Соединенном Королевстве. В то время как Surrey NanoSystems Limited является торговой маркой Vantablack, вертикально выровненные массивы нанотрубок продаются различными компаниями, включая Barbara Infrared и NanoLab.
Первый продукт Vantablack был поставлен в 2014 году, а производство было расширено в 2015 году для удовлетворения потребностей покупателей в оборонном и космическом секторах.
9. Три версии Vantablack
Наряду с разработкой выровненных углеродных трубок Vantablack также выпускается в трех различных распыляемых красках:
Vantablack S-VIS: использует случайно выровненные углеродные нанотрубки для поглощения полосы видимого света.
Vantablack S-IR: использует случайно выровненные углеродные нанотрубки и лучше поглощает инфракрасное излучение.
Vantablack VBx: это не нанотрубочные распыляемые краски, которые гораздо проще применять, чем первые.
10. Применение
Будучи одним из самых темных веществ, когда-либо синтезированных, он имеет множество потенциальных применений, от повышения производительности космических инфракрасных камер до подавления постороннего света от попадания в телескопы.
Космическая технология: Покрытия Vantablack используются для калибровки черного тела инфракрасных камер и для предотвращения попадания постороннего света в оптические системы. Эти покрытия эффективны в спектральном диапазоне от ультрафиолетового до почти миллиметрового (ТГц).
Оптика и системы линз: Vantablack S-VIS может использоваться в современных линзах. Покрытие значительно уменьшает чрезмерную экспозицию, вспышку и блики, возникающие из-за рассеянного света. Это может обеспечить рендеринг изображений с более высокой контрастностью и более высоким качеством, которые используют полный динамический диапазон датчика.
Автомобильный: покрытие Vantablack можно наносить на автомобильные оптические датчики и дисплей. Это улучшило бы надежность системы даже в условиях плохого освещения.
Глубокое черное покрытие на защитных экранах или корпусах камер практически исключает привязку датчика, устраняет блики и размытие пикселей, что приводит к созданию более точных и безопасных систем. Он также может быть применен к возвратной оптике LiDAR для поглощения всего падающего света и улучшения общей производительности системы дневного света.
В сентябре 2019 года, BMW показал в концепции X6 с Vantablack краской. Хотя неотражающая краска, безусловно, будет отличать внедорожник от многолюдных конкурентов, компания не планирует производить цвет на серийных моделях X6.
В настоящее время этот гипнотизирующий черный цвет также используется художниками и дизайнерами для украшения предметов и создания интригующих оптических иллюзий. Фактически, если вы видите этот цвет на трехмерном объекте, таком как сморщенная фольга, сторона с покрытием выглядит как темная 2D (плоская) поверхность.
11. Не так легко купить
Производство Vantablack-это сложный процесс: в настоящее время он разрабатывается в Surrey NanoSystems lap с использованием сложных машин. Общий процесс производства (запатентованный) занимает почти 2 дня.
Таким образом, вы не можете просто купить ведро Vantablack и начать красить свои стены. Это стоит больше, чем золото и бриллиант. Однако если вам это нужно для вашего исследовательского проекта, вы можете предоставить необходимую информацию в компанию.