Новое автомобильное покрытие на углеродных нанотрубках поглощает более 99% видимого света
Учёные из крупнейшего в Азиатско-Тихоокеанском регионе производителя красок и покрытий разработали новый «ультра-чёрный» автомобильный состав на основе углеродных нанотрубок, который поглощает более 99% видимого света. Это делает его самым тёмным из всех существующих на сегодняшний день красок и покрытий.
Исследовательская группа компании NIPSEA Group описывает своё творение как «глубокий, насыщенный чёрный», подчёркивая, что оно полностью соответствует строгим автомобильным стандартам. Это особенно важно для таких рынков, как Китай, где модные люксовые автомобили в самых тёмных цветах пользуются огромным спросом.
Согласно заявлению компании, своего рода стартовым сигналом к гонке в этом направлении стала представленная в 2019 году концептуальная модель BMW с внешним покрытием из вертикально ориентированных массивов углеродных нанотрубок (VACNT). Уникальные свойства этих трубок, включая способность изгибать и поглощать свет, подтолкнули производителей к созданию аналогичного визуального эффекта «чёрной дыры».
Как пояснил исследователь-химик Чживэй Лю, автомобильные лакокрасочные компании активно ищут инновации в области цветовых технологий, чтобы разработать массово применимые ультра-чёрные решения с экстремальной степенью черноты. Особый спрос на такие покрытия наблюдается в азиатских странах, где обладание самым тёмным автомобилем стало своеобразным символом статуса и ключевым маркетинговым преимуществом, особенно в Китае.
Глубокие чёрные оттенки давно считаются премиальным выбором и визитной карточкой люксовых автомобилей благодаря их элегантному внешнему виду, мощному визуальному воздействию и роскошному подтексту. Хотя учёные исследовали различные практические способы достижения желаемого эффекта, новая работа вновь опирается на необычные свойства углеродных нанотрубок, превосходя по темноте даже самые тёмные коммерчески доступные альтернативы.
В ходе разработки команда сосредоточилась на создании стабильного композита, который сочетал бы преимущества нанотрубок с чёрным пигментом, служащим цветовой основой покрытия. Критически важным условием было обеспечение стабильности этого наноразмерного композита из технического углерода и нанотрубок в широком диапазоне температур и при различных уровнях влажности.
После перебора нескольких рецептур учёным удалось добиться успеха, и они интегрировали новую смесь на основе нанотрубок в связующее покрытия, после чего нанесли его на модель автомобиля. Поскольку новое покрытие использует структурное поглощение света вместо метода дисперсии технического углерода, применяемого в современных подходах, тесты показали среднее поглощение 99,90% по всему видимому спектру.
Команда также отметила отличную долговременную стабильность материала при испытаниях водой и в условиях повышенной влажности. Тем не менее, Чживэй Лю подчеркнул, что достигнутый уровень поглощения не является пределом, и дальнейшее совершенствование технологий диспергирования и оборудования оставляет пространство для улучшений, особенно в области практической технологичности наноматериалов, содержащих нанотрубки.
Исследователи добавили, что увеличение доли углеродных нанотрубок в материале могло бы ещё больше повысить его светопоглощающую способность, однако такой подход создаст дополнительные сложности с промышленной перерабатываемостью. В качестве перспективного направления развития они предложили создание многослойных ультра-чёрных покрытий, которые теоретически могут обеспечить градиентный показатель преломления, снижающий отражение на границах раздела и дополнительно повышающий эффективность поглощения света.
Хотя новое автомобильное покрытие пока недоступно в продаже, команда уже завершила проектирование производственной концепции, подтверждающей его жизнеспособность. Однако, учитывая сохраняющиеся технические и нормативные сложности, до появления на дорогах автомобилей с таким покрытием, вероятно, пройдёт ещё некоторое время.
Исследование в журнале Matter & Light.