Дзве аднолькавыя статуі. Той, хто справа, абкладзены ў Вантаблаку. Здымак: Surrey NanoSystems

Чорныя, чым чорныя: як выкарыстоўваецца цёмны ў свеце матэрыял

Калі ў 2014 годзе змрочныя матэрыялы ў свеце выступілі з загалоўкамі, спецыялісты прадказвалі, што ён будзе выкарыстаны для таго, каб зрабіць ваенныя самалёты нябачнымі, зрабіць рэвалюцыю на нашых тэлескопах і ўключыць новыя тэндэнцыі ў больш чорную, чым чорную верхнюю моду.

Vantablack, вынайдзены брытанскай тэхналагічнай кампаніяй Surrey NanoSystems, - гэта глыбокі чорны матэрыял, які паглынае 99,96 працэнта святла, які трапляе ў яго.

Яго можна выкарыстоўваць для пакрыцця 3D-аб'ектаў, ператвараючы іх у візуальна плоскія, чорныя "дзіркі" без адчування формы.

Але, пачынаючы ад моцна раскручаных пачаткаў, ці сапраўды Вантаблак існуе ў рэальным свеце праз тры гады пасля таго, як ён быў упершыню выяўлены?

Па словах галоўнага тэхнічнага дырэктара Surrey NanoSystems Бэна Дженсена, адказ - так.

Ён кажа, што кампанія ў цяперашні час удзельнічае ў шэрагу прыкладанняў, і ўсё больш на гарызонце - хаця ні адно не звязана з афарбоўкай стэлс-стэлаў у чорны колер.

"Будучыя прыкладанні адкрываюцца пастаянна - літаральна мы штодня атрымліваем новыя заяўкі, некаторыя з якіх абсалютна велізарныя", - сказаў ён.

"Рынак для яго пашыраецца і пашыраецца, і для нас складаная задача - стварэнне большага і хутчэйшага для задавальнення гэтага попыту".

Лес з нанатрубак

Vantablack робіць парэзаную фальгу здавацца плоскай. Здымак: Surrey NanoSystems

Стварэнне пакрыцця Vantablack пачынаецца з "часціц каталізатара" дыяметрам не больш за два нанаметра або два ў дыяметры, якія пасля насычэння газам перарастаюць у вугляродныя нанатрубкі.

На кожны квадратны сантыметр пакрыцця прыпадае каля мільярда такіх нанатрубак.

Будова раўнамерна размешчаных нанатрубак - не занадта далёка адзін ад аднаго і не занадта шчыльная - дазваляе часцінкам святла пранікаць у прамежкі паміж трубачкамі і паглынацца імі, як святло, якое падае паміж стваломі велізарнага лесу дрэў. Частка святла, якое пакрыццё адлюстроўвае, паступае ад светлавых часціц, якія трапляюць у самыя вяршыні нанатрубак.

Сам па сабе, г-н Дженсен, кажа, што пакрыццё выглядае даволі нічым не характэрна.

"Калі вы бачыце яго на роўнай паверхні самастойна, без іншага чорнага матэрыялу, які б спасылаўся на гэта, ён проста падобны на чорную аксамітную паверхню", - сказаў ён.

Але калі іншыя чорныя паверхні сядзяць побач з ім, яны выглядаюць шэрымі. І калі яго ўжываць да 3D-аб'ектаў, яны амаль знікаюць у бясформенны двухмерны сілуэт.

"Калі вы бачыце яго на 3D-аб'екце, падобным на скручаную фальгу, пакрыты бок усё яшчэ выглядае як чорная плоская двухмерная паверхня. І толькі калі перагортваеш яго і разумееш, што ў яго шмат памераў, ты разумееш, наколькі ён розны », - сказаў містэр Дженсен.

Паколькі ён зроблены з далікатных вугляродных нанатрубак, якія займаюць больш за 99 адсоткаў пустага прасторы, Vantablack нельга чапаць, не пашкоджваючы эфект пакрыцця.

Але калі ён размешчаны там, дзе яго нельга парушыць - напрыклад, унутры інструмента, які выкарыстоўваецца ў космасе - ён будзе дзейнічаць так, быццам гэта чорная дзірка, паглынаючы любое святло, якое трапіць у яе.

Vantablack ў космасе

Дзякуючы сваім якасцям паглынання святла, Vantablack можа палепшыць існуючыя тэхналогіі, якія выкарыстоўваюцца ў космасе, каб пазбегнуць непажаданага, адбітага святла ад перашкод на такіх інструментах, як зорныя трэкеры і тэлескопы.

Супер чорнае пакрыццё дэбютавала ў космасе на еўрапейскім мікрасатэліце, запушчаным у снежні 2015 года.

Г-н Дженсен сказаў, што пакрыццё, якое выкарыстоўваецца ў зорным трэкеры спадарожніка, паляпшае здольнасць спадарожніка кантраляваць яго становішча адносна зорак, паглынаючы вандроўнае святло, якое трапляе ў яго датчыкі і ў адваротным выпадку адбіваецца на дакладнасці прыбора.

"Вы можаце ўявіць сабе, што ў космасе людзі думаюць пра тое, што ён сапраўды чорны і цёмны, але на самой справе ён неверагодна яркі, бо Сонца падобна на вялікую дуговую лямпу і ў вас святло, якое адлюстроўваецца ад Зямлі і Месяца. Таму зоркі вельмі слабыя ", - сказаў ён.

"Гэты матэрыял дапамагае тым зорным трэкерам камер у павышэнні прадукцыйнасці і памяншэнні масы на спадарожніку, што вельмі важна".

Іншае касмічнае прыкладанне, якое ў цяперашні час праводзіцца з ужываннем Surrey NanoSystems, прадугледжвае пакрыццё асноўных пласцін спадарожнікаў назірання Зямлі, дзе яны могуць быць выкарыстаны для каліброўкі камер спадарожніка, перш чым зрабіць здымак.

Vantablack таксама плануецца выкарыстоўваць у датчыках, якія прымаюцца ў дамах, пасля таго, як ён быў набыты амерыканскім вытворцам інфрачырвоных прыбораў.

Г-н Дженсен сказаў, што пакрыццё дапаможа палепшыць суадносіны сігналу і шуму ў інфрачырвоных сістэмах візуалізацыі, як тыя, якія выкарыстоўваюць пажарныя для выяўлення цеплавых сігналаў пажараў альбо людзей, якія падпальваюць.

"Там, дзе яны шукаюць цяпло цела і хочуць найлепшы сігнал, гэты матэрыял дапамагае палепшыць працу гэтых сістэм візуалізацыі", - сказаў ён.

Вядома, прыкладанні Vantablack не ўсе настолькі арыентаваныя на навуку.

Гэта таксама выклікае цікавасць сваімі эстэтычнымі ўласцівасцямі і супярэчліва даступна брытанска-індыйскаму мастаку Анішу Капуру за яго эксклюзіўнае выкарыстанне. Гэты крок падвяргаецца крытыцы з боку іншых мастакоў, якія таксама хочуць выкарыстоўваць свае ўласцівасці Вантаблака ў сваім мастацтве.

Kapoor выкарыстаў матэрыял для супрацоўніцтва з раскошным гадзіннікавым вырабам MCT для гадзіннікавага абмежаванага выпуску, які выкарыстоўвае Vantablack на заднім цыферблаце.

NASA працуе над уласнымі супер чорнымі матэрыяламі

Гэта карысная нагрузка, якая правярала супер чорны матэрыял NASA ў космасе. Матэрыял злева. Здымак: NASA Goddard / Крыс Ган

NASA таксама распрацоўвае супер чорныя матэрыялы каля дзесяці гадоў.

У 2014 годзе яна запусціла ўласнае пакрыццё з вугляродных нанатрубак - якое паглынае каля 99,9 працэнта святла - у космас для выпрабаванняў на Міжнароднай касмічнай станцыі.

Джон Хагопян, інжынер-оптык, які ўдзельнічаў у звыш чорных даследаваннях НАСА з моманту яго стварэння, заявіў, што касмічны палёт паказаў, што іх матэрыял можа выжыць, калі ён будзе заключаны ў прыбор.

"Такім чынам, вы можаце выкарыстоўваць яго ў перагародках, спадарожнікавым кіраванні, паглынальніках для суперправодных дэтэктараў. Ёсць тона заявак ", - сказаў ён.

Г-н Хагопян лічыць, што ў чорных матэрыялах у каранаграфах ёсць вельмі чорныя матэрыялы. Гэта прылады, якія прымацоўваюцца да тэлескопа і перакрываюць святло зоркі, таму рэчы побач, як экзапланеты, можна заўважыць лепш.

"Калі вы глядзіце на вельмі цьмяны аб'ект, як планету вакол далёкай зоркі, і вы карыстаецеся каранаграфам, і ён блакуе блікі зоркі, вы можаце зірнуць на атмасферны подпіс планеты побач", - сказаў ён.

"Пакуль што ніхто не рабіў падобнага кшталту з каранаграфам, але мы зараз у працэсе стварэння будынка для гэтага. Гэта сапраўды мае вялікі патэнцыял. "

Навукоўцы НАСА пры працы распрацоўваюць каранаграф, які можна пакрыць нанатрубкамі. Здымак: Грег-карта / Абсерваторыя на вялікай вышыні

Але хоць ён сказаў, што ў матэрыяле ёсць будучыня ў космасе, г-н Хагопян лічыць, што наўрад ці гэта пакрыццё зробіць для многіх прадуктаў паўсядзённага жыцця з-за далікатнага характару вугляродных нанатрубак.

"Каб зрабіць гэтыя матэрыялы досыць трывалымі, каб выкарыстоўваць іх на рэчы, якія падвяргаюцца ўздзеянню бруду і навакольнага асяроддзя, навобмацак - я сапраўды не бачу гэтага як практычнага", - сказаў ён.

Г-н Дженсен прагназуе вялікую плошчу росту Vantablack ў аўтамабільнай прамысловасці, дзе пакрыццё можа быць выкарыстана для прадухілення святла ад перашкод датчыкам самастойнага кіравання аўтамабілямі.

"Калі вы едзеце пад слабым сонечным святлом, і гэта асляпляе сістэму зроку, вы трапляеце ў небяспечную сітуацыю. Усё, што вы можаце зрабіць з гэтымі тэхналогіямі, дзе вы можаце абараніць і палепшыць падаўленне святла блукаючых у сістэме зроку, гэта сапраўдная карысць ", - сказаў ён.

Першапачаткова апублікавана на www.abc.net.au 12 студзеня 2017 года.