Юный техник, 2015 № 01

ВЕСТИ ИЗ ЛАБОРАТОРИЙ Чернее черного

«Британской компании Surrey NanoSystems удалось создать материал, поглощающий практически весь видимый спектр света, отражая лишь 0,0035 % светового потока. Основой для него послужили графитовые нанотрубки, каждая их которых в 10 000 раз тоньше человеческого волоса. Также новый материал в 10 раз прочнее стали на разрыв и проводит тепло в 7,5 раза эффективнее, чем медь, — пишет газета. — А главное, новый материал настолько темный, что при взгляде на него все контуры и формы теряются; возникает такое ощущение, будто человек вглядывается в бездну».

Материал Vantablack был выращен из нанотрубок на слоях алюминиевой фольги. Эту фольгу можно изгибать любым способом, создавая любые формы и неровности — для человеческого глаза они останутся незаметными. «Это очень странное ощущение: сгибая фольгу, ожидаешь увидеть изменения на ее поверхности, однако этого не происходит», — говорит представитель компании Surrey NanoSystems Бен Дженсен.

Принцип поглощения видимого света в данном случае можно описать следующим образом: графитовые нанотрубки в основе материала настолько тонки, что световые частицы не могут в них проникнуть. Вместо этого фотоны попадают в щели между трубками и практически полностью поглощаются. Таким образом, Vantablack представляет собой упорядоченный «лес» из вертикально расположенных вплотную друг к другу углеродных нанотрубок. Он производится при помощи запатентованного компанией Surrey NanoSystems процесса выращивания таких структур при низкой температуре на кремниевой поверхности.

Использование Vantablack позволяет преодолеть некоторые ограничения, с которыми сталкиваются инженеры, разрабатывающие сверхвысокоточные устройства. Большинство покрытий из других черных материалов производится в условиях достаточно высокой температуры, что весьма сужает область их применения, исключает нанесение таких покрытий на сверхчувствительные электронные компоненты и на узлы, изготовленные из материалов с низкой точкой плавления.

Так выглядит Vantablack.

Под микроскопом просматривается наноструктура материала.

Уникальный материал также имеет малую плотность, он обладает устойчивостью к воздействию высокой и низкой температуры, а коэффициент поглощения света составляет рекордные 99,965 %. Благодаря этому он является идеальным материалом для использования в оптических системах современных телескопов, в экранах, системах тепловой защиты, в качестве покрытия миниатюрных узлов и элементов различных микроэлектромеханических устройств.

Помимо технологии производства материала Vantablack, специалисты компании Surrey NanoSystems разработали высокоточную технологию нанесения покрытия из этого материала, которая может работать как с плоскими поверхностями, так и с поверхностями сложной формы, обеспечивая точность нанесения покрытий на уровне долей микрона.

Изначально этот материал разрабатывался для изготовления эталонов типа «черное тело», на которых производится калибровка всевозможного оборудования космического и военного назначения. Однако по ходу дела выяснилось, что, кроме всего вышеперечисленного, технология производства материала Vantablack позволяет на стадии производства управлять высотой и частотой «леса». Это, в свою очередь, позволяет получить максимально возможный коэффициент поглощения материала в каком-либо определенном диапазоне длин волн света, начиная от инфракрасного и заканчивая ультрафиолетом.

Создание такого материала сейчас особенно актуально, уверены ученые. Благодаря ему, астрономические камеры, телескопы и инфракрасные системы сканирования смогут работать с большей эффективностью.

В настоящее время компания Surrey NanoSystems, базирующаяся в Ньюхевэне, расширяет свои производственные мощности, что позволит увеличить ассортимент выпускаемых видов материала Vantablack, который должен удовлетворить все запросы многочисленных заказчиков.