Koji je najcrnji materijal na našem planetu? Tamnije od crnog: Vantablack je materijal budućnosti Najtamniji materijal na zemlji.

Fizičari britanske tvrtke Surrey Nanosystems predstavili su svoje novi razvoj - jedinstveni materijal pod nazivom Vantablack, koji se smatra najmračnijim na svijetu. Prema programerima, apsorbira gotovo svu svjetlost, osim neznatnih 0,035% koje se reflektira od njegove površine. Ovo zanimljivo svojstvo čini Vantablacka potpuno nevidljivim, te možete vidjeti samo predmete oko njega.

Unatoč površinskim nepravilnostima, mi ih niti ne vidimo.

Znanstveni tisak već je taj materijal nazvao umjetnim Crna rupa. Naravno, Vantablack nema tako moćnu gravitaciju kao prava mrtva zvijezda, ali sa svjetlom radi isto što i kozmičke crne rupe – upija i ne ispušta. ostalo zanimljiva značajka novi materijal leži u činjenici da, čak i kada je zakrivljen, još uvijek izgleda ravno sa strane, jer su sve krivulje potpuno nevidljive oku.

"Kada je Vantablack savijen, promatrač očekuje da će vidjeti udubljenja i bore, ali umjesto svega toga, on vidi iluziju potpuno mračne rupe u svemiru", kaže koautor studije Ben Jensen (Ben Jensen), koji je također tehnički direktor Surrey Nanosystemsa.

Pokušaji stvaranja apsolutno tamnog materijala već su napravljeni više puta. Tako je 2008. godine tim s Politehničkog instituta Rensselaer predstavio materijal koji je reflektirao samo 0,045% svjetlosnih valova, ali programeri iz Surrey Nanosystems uspjeli su oboriti ovaj rekord.

Naziv materijala dolazi od izraza V ertično A poravnati N ano T ube A nizovi ( Vertikalno orijentirani nizovi nanocijevi) i riječi crno ( crno).

Posebna svojstva materijala ogledaju se u njegovom nazivu. Prva dva sloga Vanta su akronim za okomito poredane nizove ugljikovih nanocijevi. Znanstvenici su uzgojili ugljikove nanocijevi u laboratoriju na aluminijskoj foliji. niske temperature. Čvrsto su zbijene jedna uz drugu, što omogućuje prodor svjetlosti, ali se vrlo malo - uglavnom ultraljubičasto, infracrveno i mikrovalno - odbija od ove "šume".

Ovaj super crni materijal smanjuje zalutalo svjetlo, sedam i pol puta bolje provodi toplinu od bakra i 10 je puta izdržljiviji od čelika. Stoga ima mnogo potencijalnih primjena, uključujući i "kapu nevidljivosti" za vojne instalacije koje treba sakriti.

Također se može koristiti za premazivanje unutrašnjosti vrlo osjetljivih teleskopa dizajniranih za otkrivanje mutnih i udaljenih objekata. Konačno, može se koristiti za poboljšanje performansi solarni paneli i infracrveni senzori.

Mikrografija Vantablack® strukture.

Proizvodni proces za najcrnji materijal, Vantablack®, temelji se na niskotemperaturnoj sintezi okomito poravnatih ugljikovih nanocijevi (VANTA) koju je razvio Surrey NanoSystems. Tehnika nanošenja premaza Vantablack® prikladna je za raznih materijala s veličinama od frakcija mikrona ili više. Lako se kombinira sa standardnim metodama litografije i omogućuje, ako je potrebno, izvođenje složenih uzoraka.

Prethodno su se VANTA premazi mogli nanositi samo na skupe, glomazne visokotemperaturne legure i materijale otporne na toplinu kao što je silicij, te se stoga nisu mogli koristiti na osjetljivoj elektronici ili materijalima s relativno niskim talištem. Vantablack® najcrnji premaz razlikuje se po tome što se može sintetizirati na mnogim temperaturno osjetljivim materijalima (npr. aluminij) koji imaju veliki značaj za zemaljske, zračne i svemirske primjene. Nanostrukturirani Vantablack® je kemijski inertan, ima visoku otpornost na udarce i vibracije i pokazuje izvrsnu stabilnost kada je izložen toplini i uvjetima okoline.

Najcrnji materijal je niz okomitih, blisko raspoređenih ugljikovih nanocijevi.) Takva osebujna struktura određuje jedinstvena svojstva Vantablack®-a, budući da je svjetlosti koja je prošla kroz "krošnju" takve nanokarbonske "šume" iznimno teško izaći iz ove zamke i reflektirati se od površine takvog materijala. .

Vantablack® ima najveću toplinsku vodljivost i najmanji omjer mase i volumena od svih materijala koji se mogu koristiti u aplikacijama koje zahtijevaju visoku emisivnost. Ima gotovo zanemarive razine ispuštanja plinova i emisija čestica, čime eliminira glavni izvor kontaminacije u osjetljivim sustavima za snimanje. Podnosi mehanički stres lansiranja rakete kao i dugotrajne vibracije i idealan je za oblaganje unutarnjih komponenti kao što su otvori, pregrade i optički senzori temeljen na MEMS (mikroelektromehanički sustavi).

Najcrnji materijal pronašao je praktičnu primjenu uglavnom u optičkim instrumentima: kao referentni izvori zračenja "crnog tijela" u osjetljivim teleskopima, satelitskim kalibracijskim sustavima, IR detektorima i za suzbijanje smetnji od raspršenog zračenja u optičkim sustavima. Vantablack® se također može koristiti za vojsku Vozilo i oklop, jer će ih učiniti gotovo nevidljivima, posebno kada se koriste noću.

Čovjek je oduvijek nastojao pronaći materijale koji ne ostavljaju nikakve šanse svojim konkurentima. Od davnina su znanstvenici tražili najtvrđe materijale na svijetu, najlakše i najteže. Žeđ za otkrićem dovela je do otkrića idealnog plina i idealnog crnog tijela. Predstavljamo vam najviše nevjerojatne tvari u svijetu.

1. Najcrnja tvar

Najviše crna tvar u svijetu se naziva Vantablack i sastoji se od skupa ugljikovih nanocijevi (vidi ugljik i njegove alotropske modifikacije). Jednostavno rečeno, materijal se sastoji od bezbrojnih "dlačica", udarcem u koje se svjetlost odbija od jedne cijevi do druge. Otprilike 99,965% se apsorbira na ovaj način svjetlosni tok a samo se mali dio reflektira prema van.
Otkriće Vantablacka otvara široke izglede za korištenje ovog materijala u astronomiji, elektronici i optici.

2. Najzapaljivija tvar

Klor trifluorid je najzapaljivija tvar ikada poznata čovječanstvu. Najjači je oksidans i reagira s gotovo svim kemijskim elementima. Klor trifluorid može gorjeti kroz beton i lako zapaliti staklo! Korištenje klor trifluorida gotovo je nemoguće zbog njegove fenomenalne zapaljivosti i nemogućnosti osiguranja sigurnosti uporabe.

3. Najotrovnija tvar

Najjači otrov je botulinum toksin. Znamo ga pod imenom Botox, tako ga zovu u kozmetologiji, gdje je i našao svoju glavnu primjenu. Botulinum toksin je Kemijska tvar koju proizvodi bakterija Clostridium botulinum. Osim što je botulinum toksin najotrovnija tvar, ima i najveću molekulsku masu među proteinima. O fenomenalnoj toksičnosti tvari svjedoči činjenica da je samo 0,00002 mg min / l botulinum toksina dovoljno da zahvaćeno područje postane smrtonosno za ljude pola dana.

4. Najtoplija tvar

To je takozvana kvark-gluonska plazma. Tvar je nastala sudarom atoma zlata gotovo brzinom svjetlosti. Kvark-gluonska plazma ima temperaturu od 4 trilijuna Celzijevih stupnjeva. Za usporedbu, ova brojka je 250.000 puta veća od temperature Sunca! Nažalost, životni vijek tvari ograničen je na trilijunti dio trilijuntog dijela sekunde.

5. Najkorozivnija kiselina

Prvak u ovoj nominaciji postaje antimonov fluorid H. Antimonov fluorid je 2×10 16 (dvjesto kvintilijuna) puta kaustičniji od sumporne kiseline. Ovo je vrlo djelatna tvar, koji može eksplodirati kada se doda mala količina vode. Pare ove kiseline su smrtonosno otrovne.

6. Najeksplozivnija tvar

Najeksplozivnija tvar je heptanitrokuban. Vrlo je skup i koristi se samo za znanstveno istraživanje. Ali nešto manje eksplozivan HMX uspješno se koristi u vojnim poslovima iu geologiji pri bušenju bušotina.

7. Najradioaktivnija tvar

Polonij-210 je izotop polonija koji ne postoji u prirodi, već ga proizvodi čovjek. Koristi se za stvaranje minijaturnih, ali u isto vrijeme vrlo moćnih izvora energije. Ima vrlo kratak poluživot i stoga može izazvati tešku radijacijsku bolest.

8. Najteža tvar

Riječ je, naravno, o fulleritu. Njegova tvrdoća je gotovo 2 puta veća od tvrdoće prirodnih dijamanata. Više o fulleritu možete pročitati u našem članku Najtvrđi materijali na svijetu.

9. Najjači magnet

Najjači magnet na svijetu sastoji se od željeza i dušika. Trenutno detalji o ovoj supstanci nisu dostupni široj javnosti, ali je već poznato da je novi super magnet 18% jači od većine jaki magneti trenutno se koristi - neodimij. Neodimijski magneti izrađeni su od neodimija, željeza i bora.

10. Najtečnija tvar

Superfluidni helij II nema gotovo nikakvu viskoznost na temperaturama blizu apsolutne nule. Ovo svojstvo zahvaljuje njegovoj jedinstvenoj sposobnosti da curi i izlijeva se iz posude izrađene od bilo kojeg čvrstog materijala. Helij II ima potencijal da se koristi kao idealan toplinski vodič u kojem se toplina ne rasipa.

Fizičari iz britanske tvrtke Surrey Nanosystems predstavili su svoj novi razvoj - jedinstveni materijal nazvan Vantablack, koji se smatra najtamnijim na svijetu. Prema programerima, apsorbira gotovo svu svjetlost, osim neznatnih 0,035% koje se reflektira od njegove površine. Ovo zanimljivo svojstvo čini Vantablacka potpuno nevidljivim, te možete vidjeti samo predmete oko njega.

Unatoč površinskim nepravilnostima, mi ih niti ne vidimo.

Video ispod reza...

Znanstveni tisak već je prozvao materijal umjetnom crnom rupom. Naravno, Vantablack nema tako moćnu gravitaciju kao prava mrtva zvijezda, ali sa svjetlom radi isto što i kozmičke crne rupe – upija i ne ispušta. Još jedna zanimljiva značajka novog materijala je da, čak i ako je zakrivljen, još uvijek izgleda ravno sa strane, jer su sve krivulje potpuno nevidljive oku.

"Kada je Vantablack savijen, promatrač očekuje da će vidjeti udubljenja i bore, ali umjesto toga, on vidi iluziju potpuno mračne rupe u svemiru", kaže koautor studije Ben Jensen (Ben Jensen), koji je i tehnički direktor Surrey Nanosystems.

Naziv materijala dolazi od izraza V ertično A poravnati N ano T ube A nizovi ( Vertikalno orijentirani nizovi nanocijevi) i riječi crno ( crno).

Posebna svojstva materijala ogledaju se u njegovom nazivu. Prva dva sloga Vanta su akronim za okomito poredane nizove ugljikovih nanocijevi. Znanstvenici su uzgojili ugljikove nanocijevi u laboratoriju na aluminijskoj foliji na niskim temperaturama. Čvrsto su zbijene jedna uz drugu, dopuštajući svjetlosti da prodre, ali vrlo malo - uglavnom ultraljubičasto, infracrveno i mikrovalno - da se odbije od šume.

Mikrografija Vantablack® strukture.

Proizvodni proces za najcrnji materijal, Vantablack®, temelji se na tehnologiji niskotemperaturne sinteze vertikalno poravnatih ugljikovih nanocijevi (VANTA) tvrtke Surrey NanoSystems. Lako se kombinira sa standardnim metodama litografije i omogućuje, ako je potrebno, izvođenje složenih uzoraka .

Prethodno su se VANTA premazi mogli nanositi samo na skupe, glomazne visokotemperaturne legure i materijale otporne na toplinu kao što je silicij, te se stoga nisu mogli koristiti na osjetljivoj elektronici ili materijalima s relativno niskim talištem. Vantablack® najcrnji premaz drugačiji je po tome što se može sintetizirati na mnogim materijalima osjetljivim na temperaturu (npr. aluminij) koji su od velike važnosti za primjenu u zemlji, zraku i svemiru. Nanostrukturirani Vantablack® je kemijski inertan, ima visoku otpornost na udarce i vibracije i pokazuje izvrsnu stabilnost kada je izložen toplini i uvjetima okoline.

Vantablack® ima najveću toplinsku vodljivost i najmanji omjer mase i volumena od svih materijala koji se mogu koristiti u aplikacijama koje zahtijevaju visoku emisivnost. Ima gotovo zanemarive razine ispuštanja plinova i emisija čestica, čime eliminira glavni izvor kontaminacije u osjetljivim sustavima za snimanje. Podnosi mehanička naprezanja lansiranja rakete kao i dugotrajne vibracije i idealan je za oblaganje unutarnjih komponenti kao što su otvori, pregrade i optički senzori temeljeni na MEMS-u (mikroelektromehanički sustavi).

Najcrnji materijal pronašao je praktičnu primjenu uglavnom u optičkim instrumentima: kao referentni izvori zračenja "crnog tijela" u osjetljivim teleskopima, satelitskim kalibracijskim sustavima, IR detektorima i za suzbijanje smetnji od raspršenog zračenja u optičkim sustavima. Vantablack® se također može primijeniti na vojna vozila i oklope jer će ih učiniti gotovo nevidljivima, posebno kada se koriste noću.

I podsjetit ću vas na i na primjer

Usmjerite zraku svjetlosti na neku stvar: na njezinoj površini vidjet ćete svjetlosnu mrlju. Usmjerite snop svjetlosti na materijal koji se zove Vantablack (Vantablek) – i nećete vidjeti ništa.

Vantablack je revolucionarni materijal koji su predstavili znanstvenici britanske tvrtke Surrey Nanosystems. Ima koeficijent apsorpcije svjetla od 99,965%. To znači da će se samo 0,035% fotona koji udare u površinu reflektirati natrag.

Materijal se temelji na karbonskim strukturama - velikom broju nanocijevi koje su montirane na aluminijsku površinu. Fotoni koji upadnu na površinu materijala se "izgube" između nanocijevi i ne reflektiraju se natrag. Ugljikove nanocijevi proizvode se na temperaturi od 430 °C, a postoji nekoliko milijardi ugljikovih struktura po kvadratnom centimetru materijala.

Shematski prikaz ugljikove nanocijevi

Promjer svake cijevi je 3500 puta tanji od promjera ljudske vlasi. Trošak stvaranja visokotehnološkog materijala nije objavljen.

Ali Vantablack, koji je iznenadio svijet 2014. godine, nije najcrnji materijal na svijetu. Prestigao ga je nedavno predstavljeni materijal Vantacblack 2. Istina, nemoguće je točno znati koliko je druga verzija materijala ispred prve u sposobnosti upijanja svjetlosti, budući da moderni uređaji jednostavno nemaju dovoljnu osjetljivost za fiksiranje refleksija svjetla - tako je mala. Možemo reći da refleksija Vantablacka 2 teži nuli.

Nažalost, znanstvenici ne otkrivaju sve detalje o proizvodnji najcrnjeg materijala na svijetu - zbog sposobnosti upijanja elektromagnetskog zračenja u vidljivom, ultraljubičastom i infracrvenom području, ovu tehnologiju vojska smatra krinkom za vojne opreme, stoga je objavljivanje detaljnih specifikacija strogo zabranjeno.

Posebno je zanimljivo kako Vantablack percipira ljudsko oko. Takav materijal vidimo ne kao trodimenzionalni objekt, već kao svojevrsni dvodimenzionalni jaz u prostoru, "crnu rupu", tamu.

Crni krug u rukama znanstvenika nije kreacija grafički urednik, ali pravi materijal

Ako pogledate fotografije s osobom koja drži Vantablack, čini se kao da je neki šaljivdžija ispunio određeno područje slike apsolutno crnom bojom - jednostavno se ne uklapa u glavu da materijal može biti tako taman.

Znanstvenici su pronašli način da pogledaju u samo srce tame. I ako bez šale, mračno nešto na slikama predstavljenim u ovom tekstu nije portal u drugu dimenziju, ali ujedno nije ni “photoshop”. Ovo su stvarni fizički objekti koji su presvučeni Vantablackom, najtamnijim materijalom poznatim znanosti.

Ako niste svjesni, nedugo nakon toga, proglašen je najmračnijim materijalom ikada stvorenim u laboratorijima, sposobnim apsorbirati 99,96 posto vidljivog, ultraljubičastog i infracrvenog svjetla.

Nakon niza eksperimenata s ovim materijalom od strane Surrey NanoSystems, koji ga je, usput, i stvorio, početkom 2016. objavljeno je da ne postoji niti jedan spektrometar na svijetu koji bi imao dovoljnu snagu da izmjeri koliko ovaj materijal zapravo može apsorbirati svjetlost.

“Čak i uz lasersku zraku velike snage usmjerenu na njega, ovaj materijal ne reflektira praktički ništa. Prije toga nismo stvorili takav “tamni” materijal, tako da jednostavno nemamo odgovarajuće spektrometre koji bi mogli pokazati razinu refleksije u infracrvenom području s maksimalnom točnošću “, kažu kreatori Vantablacka.

Odlučili su materijal učiniti praktičnijim pa su istraživači stvorili "sprej verziju" Vantablacka, za koju se, naravno, pokazalo da nije tako tamna - materijal na bazi spreja upija "samo" 99,8 posto ultraljubičastog, vidljivog i infracrveno svjetlo - ali sasvim je sposobno vizualno učiniti da 3D objekti izgledaju kao 2D.

Samo pogledajte sliku ispod i uvjerite se sami:

Dakle, kako ova stvar radi?

U svojoj srži izvorni materijal Vantablack nije boja, boja ili tkanina. Ovaj poseban premaz, stvoren na temelju milijuna ugljikovih nanocjevčica promjera oko 20 nanometara (oko 3500 puta manje od promjera ljudske vlasi) i duljine od 14 do 50 mikrona (1 nanometar jednak je 0,001 mikrona). Drugim riječima, površina od 1 kvadratnog centimetra mogla bi sadržavati oko 1 milijardu ovih sićušnih nanocijevi. Kada svjetlost pogodi površinu obloženu Vantablackom, fotoni popune praznine između nanocijevi i učinkovito se zarobe, jednostavno odbijajući se od molekula materijala koji se nalazi u njima.

"Gotovo potpuni nedostatak refleksne sposobnosti omogućuje vam stvaranje gotovo savršene crne površine", kažu istraživači.

“Da biste razumjeli ovaj učinak, pokušajte zamisliti sebe kako hodate kroz šumu čija su stabla visoka oko 3 kilometra umjesto uobičajenih 10-20 metara. Lako je zamisliti koliko malo svjetla može doprijeti do vas."

Vantablack materijal je toliko taman da ga ljudsko oko gotovo ne može uočiti, budući da je našem mozgu potrebna prisutnost reflektirane svjetlosti kako bi mogao razumjeti što nam je točno pred očima. Tvorci materijala tvrde da ljudi koji gledaju materijal doživljavaju određeni stupanj zbunjenosti, a neki čak kažu da kada ih gledaju na Vantablacku, ne vide fizički objekt, već neku vrstu crne rupe bez dna.

Verzija materijala u spreju zove se Vantablack S-VIS i omogućuje upotrebu materijala na širem spektru razne površine. Jedna od potencijalnih primjena je stvaranje pravih nevidljivih letjelica.

A ovako izgleda trodimenzionalna maska na koju je našprican Vantablack. Našem se mozgu može činiti da je maska jednostavno izrezana istim "photoshopom".