Самый черный в мире материал

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.

3D-лицо, покрытое Vantablack / Surrey NanoSystems

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.

BMW X6 с краской Vantablack

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.

Vantablack выращен на фольге

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.

Самый темный материал в мире

Vantablack, созданный и доведенный до совершенства компанией Surrey Nanosystems, создал настолько темный материал, что от него почти невозможно избавиться.

Название расшифровывается как V по вертикали A ligned N ano t ube A чёрно-чёрный, и в настоящее время это самый темный материал в мире. Материал покрыт миллиардами выровненных и равномерно расположенных «углеродных нанотрубок с высоким соотношением сторон (УНТ)», говорят создатели Vantablack.

Материал позволяет фотонам или другому излучению проходить между УНТ, где трубки заставляют излучение (свет или иное) многократно отражаться, пока почти все излучение не будет поглощено и преобразовано в тепло. Выделяемое тепло практически незаметно, поскольку оно быстро передается на нижележащую подложку, а затем рассеивается. Расположение трубок Vantablack рассредоточено по материалу с низкой плотностью материала, накопление только 0.05% покрытия. Как прямой результат, незначительное количество падающего излучения достигает верхних частей трубок, следовательно, сводя к минимуму количество излучения, которое может быть отражено обратно к наблюдателю.

В то время как предыдущее покрытие поглощало 99,965% света (длина волны 750 нм), новый вариант поглощал так много света, что инструменты, используемые для измерения освещенности, были недостаточно чувствительны для обнаружения любого отраженного света .

Surrey Nanosystems утверждает, что материал обладает исключительными качествами с

"УФ, видимым и ИК-поглощением. - Поглощение работает от УФ (длина волны 200–350 нм), через видимый (350–700 нм) и дальний инфракрасный ( > 16 мкм) без спектральных особенностей."

Состав УНТ состоит из полых структур, созданных из одного или нескольких углеродных листов толщиной в атом. Нанотрубки также невероятно тонкие, достигая всего 1/5 миллионной (!) метра в диаметре. Свойства материала привлекательны для инженерных сооружений, требующих низкого коэффициента отражения и высокого коэффициента излучения. Однако его превосходная способность к поглощению света - не единственное желаемое свойство.

Из-за чрезвычайно рассредоточенного расположения трубок, позволяющих более чем 99% места должно быть свободным, материал очень легкий.Тем не менее, он также невероятно эффективен, требуя типичного покрытия примерно от 20 до 30 микрон для максимальной эффективности. Всего один квадратный метр весит 2,5 г .

Покрытие и УНТ внутри имеют высокий модуль упругости, что позволяет материалу в значительной степени изгибаться и изгибаться. Эластичность образует прочный материал, способный сохранять высокую степень функциональности в экстремальных условиях, содержащих удары и вибрацию.

Связи УНТ с подложкой также безупречно прочны, что обеспечивает высокую устойчивость к термоциклированию, ударам или вибрации.В эксперименте, в котором материал был погружен в жидкий азот при температуре –196 ° C, и затем перенесен на горячую пластину –300 ° C в воздухе, почти не было отмечено никакого эффекта без изменения свойств УНТ. Благодаря высокой толерантности практически отсутствуют выбросы газов. Vantablack также удивительно супергидрофобен, в отличие от большинства других черных покрытий. Даже при погружении в воду это не влияет на оптические характеристики.

Преимущественное применение материала, вероятно, найдет широкое применение в аэрокосмической промышленности, где компоненты по-прежнему подвергаются высокой степени термоциклирования, механических ударов, вибрации и воздействия высокого вакуума.Вантабалк легко поглощает почти весь свет не только в видимом, но и в инфракрасном спектрах. Это в сочетании с его превосходной способностью легко приспосабливаться и идеально связываться с алюминиевыми сплавами, что делает его лучшим кандидатом для космических инструментов и кораблей.

Этот материал в настоящее время применяется во многих космических приборах и компонентах, поскольку продолжаются дальнейшие разработки и исследования.

Источник: Surrey Nanosystems

Автор: Maverick Baker

Самый черный материал в мире чертовски темный

Есть черный, а есть Vantablack.

Разработанный Surrey NanoSystems, Vantablack, который сделан из углеродных нанотрубок, является самым черным материалом из когда-либо созданных. Насколько он черный? Компания загрузила несколько видеороликов о его действии, и это абсолютно абсурдно. Вот что происходит, когда вы светите лазером на Vantablack:

Vantablack здесь слева; два других - это стандартные черные материалы со слабым соусом:

Теперь вы это видите, теперь нет:

Это один из способов скрыть морщины:

Здесь мы стараемся не преувеличивать, но это просто взрывает наши умы.К сожалению, получить его непросто - на самом деле, если вы художник, который хочет использовать материал, вам не повезло: Суррей предоставил эксклюзивные права на него одному художнику.

[Surrey NanoSystems]

Самый черный материал в мире Vantablack, разработанный как аэрозольная краска

Исследователи разработали новую версию самого черного материала в мире, которую можно наносить с помощью краскораспылителя.

Vantablack S-VIS улавливает 99,8% падающего света и, по мнению исследователей, имеет примерно в 17 раз меньшую отражательную способность, чем сверхчерная краска, используемая в телескопе Хаббла.

Этот вариант может легко покрывать более крупные и сложные объекты, такие как массивные камеры и летательные аппараты.

Прокрутите вниз, чтобы увидеть видео

Vantablack S-VIS улавливает 99,8% падающего света и, по данным исследователей, имеет в 17 раз меньшую отражательную способность, чем сверхчерная краска, используемая в телескопе Хаббла. Этот вариант упростит нанесение покрытия на более крупные и сложные объекты, такие как массивные камеры и летательные аппараты.

ЧТО ТАКОЕ VANTABLACK S-VIS?

Vantablack S-VIS является преемником Vantablack, который был создан с использованием низкотемпературных углеродных нанотрубок и был разработан в 2014 году.

Аэрозольный баллончик обычно имеет коэффициент отражения менее 0,2%.

В отличие от других черных поглотителей, он предлагает исключительные характеристики в широком диапазоне углов обзора и длин волн, что критично для оптических инструментов, а также во многих эстетических приложениях.

Она, например, примерно в 17 раз менее отражающая, чем супер-черная краска, используемая для минимизации паразитного света в космическом телескопе Хаббл.

Активным элементом Vantablack S-VIS является матрица из углеродных нанотрубок.

Покрытие наносится с использованием запатентованного процесса, который включает ряд этапов до и после нанесения для достижения сверхнизкой отражательной способности.

Фирма запрещает использовать спрей для «применений, где он подвержен физическому контакту или истиранию».

Vantablack S-VIS был разработан для защищаемых объектов, которые либо упакованы, либо находятся за каким-либо типом стекла или защитного слоя, и только на устойчивых поверхностях, которые могут выдерживать температуру 212 градусов по Фаренгейту.

'Наноструктура Vantablack поглощает практически весь падающий свет, позволяя оптимизировать характеристики прецизионных оптических систем , - говорится в сообщении фирмы.

Изобретенный британской компанией Surrey NanoSystems, он способен удерживать 99,956% света.

«Оригинальное покрытие Vantablack стало важной вехой и имеет фундаментальное значение для многих компаний, разрабатывающих высокопроизводительное оборудование», - сказал Бен Дженсен, технический директор Surrey NanoSystems.

«Мы продолжаем развивать технологию, и новая распыляемая версия открывает целый ряд новых областей применения.

Новая версия откроет больше возможностей для использования материала, например, в космических приложениях, так как облегчает покрытие больших сложных форм и структур.

«В отличие от других черных поглотителей, он предлагает исключительные характеристики в широком диапазоне углов обзора и длин волн, что критично для оптических инструментов, а также во многих эстетических приложениях», - заявляет компания.

При нанесении темный спрей делает трехмерные объекты двумерными черными, пустынными дырами - вы не сможете разглядеть детали поверхности.

«В отличие от других поглотителей черного, он предлагает исключительные характеристики в широком диапазоне углов обзора и длин волн, что очень важно для оптических инструментов, а также для многих эстетических применений», - заявляет компания.

Смесь углеродных нанотрубок использовалась при разработке Vantablack S-VIS, а спрей наносился с использованием процесса, который включает в себя многочисленные этапы до и после нанесения для достижения сверхнизкой отражательной способности.

«Vantablack S-VIS настолько эффективен, что по своим характеристикам намного превосходит любую другую известную краску или супер-черное покрытие - коэффициент отражения составляет всего 0,20%», - сказал Дженсен.

Наноструктура Vantablack (на фото) поглощает практически весь падающий свет, позволяя оптимизировать работу прецизионных оптических систем. Он был изобретен британской компанией Surrey NanoSystems и способен поглощать 99,956 процентов света.

'Возможности включают коммерческие продукты, такие как камеры, оборудование, требующее улучшенной производительности в меньшем форм-факторе, а также дифференцируя внешний вид продуктов с помощью уникальный эстетический вид покрытия.«

Это большой шаг вперед по сравнению с сегодняшними коммерческими абсорбирующими покрытиями».

Фирма запрещает использовать спрей для «применений, где он подвержен физическому контакту или истиранию».

Новая версия откроет больше возможностей для использования материала, например, в космических приложениях, поскольку это облегчает покрытие больших сложных форм и структур. Этот темный спрей также способен превращать трехмерные объекты в двухмерные черные пустынные дыры - вы не сможете разглядеть детали поверхности

Vantablack S-VIS был разработан для защищенных объектов, которые либо упакованы или за каким-либо стеклом или защитным слоем, и только на устойчивых поверхностях, которые могут выдерживать температуру 212 градусов по Фаренгейту.

Публика также может взглянуть на Vantablack S-VIS в Музее науки в Лондоне и увидеть, насколько черный самый черный спрей в мире.

Клиенты могут попросить фирму применить Vantablack S-VIS или у них есть возможность лицензировать технологию для использования на их собственных частных производственных объектах. Посетители также могут взглянуть на Vantablack S-VIS в Музее науки в Лондоне и увидеть, насколько черным является самый черный спрей в мире

Самый черный материал в мире теперь в аэрозольной упаковке

Хотя это может выглядеть как червоточина из двухмерного мультфильма, «Вантаблэк» - самый черный материал, известный науке.

Vantablack был впервые создан исследователями в 2014 году и был признан самым темным материалом в мире - способным поглощать 99,96% ультрафиолетового, видимого и инфракрасного света. Согласно Surrey NanoSystems, компании, производящей Vantablack, этот материал представляет собой не краску, пигмент или ткань, а специальное покрытие, разработанное для достижения почти полного отсутствия отражательной способности.

С момента первоначальной разработки исследователи увеличили черноту материала. В 2016 году исследовательская группа объявила на YouTube, что обновленная версия материала была настолько черной, что ни один спектрометр не смог измерить, сколько света поглощает Vantablack, а это означает, что это первый материал, настолько черный, что его невозможно измерить. исследователям. [10 технологий, которые изменят вашу жизнь]

Теперь доступна разновидность Vantablack (известная как Vantablack S-VIS) в форме распыления, которая блокирует 99 единиц.8 процентов ультрафиолетового, видимого и инфракрасного света - этого достаточно, чтобы детализированный трехмерный объект выглядел как плоская черная пустота.

«Если вы видите [Vantablack S-VIS] на плоской поверхности самостоятельно, без какого-либо другого черного материала, на который можно было бы ссылаться, это просто выглядит как черная бархатная поверхность», - Бен Дженсен, технический директор Surrey NanoSystems, недавно сообщила Австралийская радиовещательная корпорация (ABC). «Если вы видите это на трехмерном объекте, например на мятой фольге, сторона с покрытием все равно выглядит как черная двумерная плоская поверхность.Только когда вы перевернете его и поймете, что в нем много измерений, вы поймете, насколько он отличается ».

Vantablack достигает своей высшей черноты благодаря миллионам углеродных нанотрубок. Каждая нанотрубка покрытия имеет толщину около 20 нанометров в диаметр (примерно в 3500 раз меньше ширины человеческого волоса) и от 14 до 50 микрон в длину, согласно Surrey NanoSystems. Это составляет около 1 миллиарда нанотрубок на площади 0,1 квадратного дюйма (1 квадратный сантиметр).

Когда свет попадает в этот «лес» нанотрубок, он проникает в микроскопические пространства между трубками и быстро поглощается при отражении между ними. Почти идеально черная поверхность со светлыми пустотами создается из-за почти полного отсутствия отражения материала.

«Чтобы понять этот эффект, попробуйте визуализировать прогулку по лесу, в котором деревья имеют высоту около 3 км [1,86 мили] вместо обычных 10–20 метров [33–66 футов]», - пояснили исследователи Surrey NanoSystems. сайт компании.«Легко представить, как мало света, если вообще есть, достигнет вас».

По мнению исследователей, способность Vantablack поглощать свет может повысить производительность инфракрасных камер и датчиков, принести пользу научным приборам и в конечном итоге обеспечить «уникальную эстетику» роскошным товарам. Тонкая структура нанотрубок материала, которая в основном представляет собой пустое пространство, не может быть затронута без нарушения эффекта покрытия, поэтому текущие области применения ограничены.

Однако покрытие попало в космос - где его можно использовать без помех - на спутниках. ABC сообщает, что Vantablack использовался на европейском микроспутнике, запущенном в декабре 2015 года, в качестве покрытия на звездном трекере спутника, устройстве, которое измеряет положение звезд.

"Вы можете представить, что в космосе люди думают, что это действительно черное и темное, но на самом деле там невероятно ярко, потому что солнце похоже на огромную дуговую лампу, а свет отражается от Земли и Луны.Итак, звезды действительно довольно тусклые, - сказал Дженсен ABC. - Этот материал помогает камерам слежения за звездами улучшить характеристики и уменьшить массу спутника, что действительно важно ».

Хотя Vantablack не продается, Суррей NanoSystems лицензировала продукт и работает над множеством новых приложений, от науки до искусства. Университеты, музеи и аналогичные исследовательские учреждения также могут запросить образец Vantablack - «запечатанный дисплей с« гофрированной фольгой »», согласно Surrey NanoSystems.

Оригинальная статья о Live Science.