Najčudesnije tvari. Vantablack - najcrnji materijal na svijetu Najapsolutnije crni materijal na svijetu

Koliko duboka može biti crna? Provjerimo. Britanska tvrtka stvorila je tvar koja je najcrnji materijal na svijetu, a zove se vantablack. Do tog vremena ova sorta nije bila nikome poznata. Ovaj izum je jednom zauvijek promijenio ljudsko razumijevanje našeg svemira. Kakav je ovo materijal? Koja svojstva ima? Gdje se može koristiti? O ovom tajanstvenom i jedinstvenom izumu raspravljat ćemo u članku.

Povijest otkrića

Pokušaji stvaranja apsoluta bili su više puta znanstvenici iz cijelog svijeta. Prvi put je takav materijal predstavljen javnosti 2008. godine. Reflektirao je 0,045 valnih duljina spektra svjetlosti. U srpnju 2014. znanstvenici iz Velike Britanije predstavili su najcrnji materijal na svijetu - vantablack, čija je refleksija svjetlosti bila 0,036.

Spoj

Novootkrivena tvar sposobna je apsorbirati 99,9% svjetlosti, radiovalova i mikrovalova. Znanstvenici iz Velike Britanije pod vodstvom Jensona Behna proveli su istraživanje svojstava i karakteristika vantablacka.

Vantablack je stvoren iz agregata. Što to znači? Ako se ljudska vlas podijeli u 10 tisuća slojeva, jedan od njih predstavlja veličinu jedne takve ugljikove nanocijevi. Opći sastav tvari može se zamisliti kao polje obraslo travom; upadna čestica svjetlosti odbija se od jedne vlati trave do druge. Ove vlati trave apsorbiraju svjetlost, reflektirajući samo njen mali dio.

Tehnologija za stvaranje takvih cijevi nije nova, ali Jenson i njegov tim uspjeli su pronaći inovativne načine za njihovu upotrebu. Izumili su način da ih kombiniraju s materijalima koji se koriste u modernim satelitima i teleskopima. Najčešći materijal ove vrste u svakodnevnom životu je aluminijska folija.

Korištenje vantablacka u teleskopima i satelitima pomoći će da slike svemira i globusa budu jasnije nego prije. Činjenica je da unutar uređaja postoji raspršena svjetlost, što dovodi do povećanja šuma, zbog čega slike nisu jasne. Korištenje najcrnjeg materijala unutar teleskopa za prekrivanje pregrada i ploča dijafragme smanjit će raspršenje svjetlosti. To će poboljšati kvalitetu satelitskih slika.

Sa stajališta fizičke znanosti, nemoguće je stvoriti materijal koji može apsorbirati 100% svjetlosti. Shodno tome, izum vantablacka (najcrnjeg materijala na planetu) sa sigurnošću se može nazvati probojem u znanosti na rubu znanstvene fantastike.

Proces stvaranja

Programeri ne otkrivaju detaljne informacije o procesu stvaranja najcrnjeg materijala. Ono što se zna jest da su za bazu uzete nanocijevi koje su uzgajane na temperaturama iznad 430 ºC u posebnoj laboratorijskoj komori. Materijal se sastoji od milijun takvih fragmenata, čija je debljina 20 nanometara (1 cm 2 Vantablacka sadrži oko 1 milijardu nanocijevi). Svjetlost koja pada između cijevi reflektira se između njih i nema priliku izaći, što stvara učinak apsolutne crnine. Isti proces možete promatrati ako zamislite da hodate kroz šumu u kojoj je drveće visoko 3-4 km. Na takvom mjestu donji slojevi neće moći vidjeti sunčeva svjetlost nikada.

Eksperimenti su provedeni s novim najcrnjim materijalom na svijetu. Na površinu vode spušten je aluminijski disk koji nije potonuo i nakon izvlačenja iz tekućine ostao je potpuno suh. To se objašnjava činjenicom da materijal ima nisku površinsku energiju. To mu omogućuje da ostane na površini.

Karakteristike

Dakle, koji je najcrnji materijal koji trenutno postoji na svijetu? Naravno da je vantablack. Trenutno su znanstvenici poboljšali svojstva ovog materijala. Nova tvar nazvana je vantablack 2. Njezin koeficijent refleksije svjetlosti još se ne može odrediti jer takvi uređaji još ne postoje, ali je blizu nule.

Stručnjaci su jasno pokazali optička svojstva tvari. Ova tvar s neobičnim premazom stvara iluziju praznine bez dna. Svjetlo koje ulazi u područje crnog tijela tvari nestaje iz vidnog polja. Znanstvenici objašnjavaju ovaj fenomen činjenicom da su svjetlosni fotoni raspršeni između bezbrojnih nanocijevi, svjetlosne čestice se reflektiraju nevjerojatan broj puta i postupno ih apsorbiraju elementi materijala.

Jedinstvene značajke

Jedinstvena karakteristika samog crnog materijala je da se osim svjetlosnog spektra apsorbiraju ultraljubičasti, infracrveni i elektromagnetski valovi.

Ali njegova jedinstvenost tu ne završava; ima sljedeće pokazatelje i karakteristike:

Reakcija ljudskog oka na materijal

Znanstvenicima je zanimljiva i reakcija ljudskog oka na najcrnji materijal na zemlji. Zbog činjenice da reflektirane svjetlosti praktički nema, mozak je ne percipira kao crni objekt, već kao pad u crnu rupu ili ponor, kao dvodimenzionalno crnilo. Što to znači? Osoba koja gleda vantablack ne doživljava ga kao nešto materijalno. Njegov mozak javlja da je ovo nekakav kvar ili rupa.

Ovakav učinak materijala zainteresirao je znanstvenike, no najviše je pobudio zanimanje umjetnika i kipara, koji su rekli da će ova tvar izgledati vrlo impresivno u prikazivanju prostora.

Moguća područja primjene

Vantablack i Vantablack 2 su jedinstvene tvari koje nemaju analoga u svijetu. Smatraju se obećavajućim materijalom koji se može koristiti u mnogim područjima ljudske djelatnosti.

Umjesto zaključka

Naravno, ovo nije cijeli niz različitih područja primjene vantablacka. Znanstvenici nastavljaju proučavati njegova svojstva. No, već sada sa sigurnošću možemo reći da je ovo otkriće u znanosti fantastičnih razmjera, koje će zauvijek promijeniti naše poimanje Zemlje i svemira.

Tim znanstvenika iz Velike Britanije zadovoljan novim znanstveno otkriće, predstavljanje široj javnosti najnoviji izgled materija. Sve donedavno ova vrsta crne nijanse nikome nije bila poznata.

Otkrivena tvar nazvana je vantablack i, prema britanskim pronalazačima, može jednom zauvijek promijeniti ljudsko shvaćanje Svemira.

Najcrnji materijal apsorbira 99,965% vidljive svjetlosti, mikrovalova i radio valova

Ultracrni materijal ima sposobnost uspješne apsorpcije 99,96% svjetlosti, a in u ovom slučaju govorimo o, samo o zračenju koje je vidljivo ljudskom oku. Znanstvenici iz Velike Britanije pod vodstvom Bena Jensona počeli su istraživati izvorni znanstveni fenomen.

Prema jednom od istraživača, materijal se sastoji od agregata ugljikovih nanocijevi. Ovaj se fenomen s pouzdanjem može usporediti s ljudskom kosom izrezanom u 8-10 tisuća slojeva - jedan takav sloj veličine je ugljikove nanocijevi. Opću kompoziciju možemo zamisliti kao polje obraslo travom, gdje se upadna čestica svjetlosti počinje samouvjereno odbijati od jedne vlati trave do druge. Ove neobične "vlati trave" apsorbiraju čestice svjetlosti što je više moguće, reflektirajući samo mali dio svjetlosti.

Tajna Vantablacka su okomito orijentirane nanocijevi

Tehnologija za stvaranje ove vrste cijevi ne može se nazvati inovativnom, međutim, Ben Jenson i njegovi suradnici tek su sada uspjeli pronaći dostojne načine za njezino korištenje. Izumili su način povezivanja ugljikovih nanocijevi s materijalima koji se koriste u modernim teleskopima i satelitima. Primjer takvog materijala je aluminijska folija. Ova činjenica znači da fotografije Zemlje i Svemira iz svemira mogu biti jasnije.

"Prisutnost zalutale svjetlosti unutar teleskopa povećava šum, što rezultira manje oštrim slikama", objašnjava Ben Jenson. – Korištenje novih premaznih materijala unutarnje pregrade teleskopa, kao i ploča dijafragme, smanjuje se raspršena svjetlost, a slika je puno jasnija.”

S obzirom na zakone fizike, gotovo je nemoguće stvoriti materijal koji apsorbira 100% svjetlosti. Samo zbog toga se Jensonov izum danas može nazvati pomakom na rubu znanstvene fantastike.

Američka vojska već se zainteresirala za novu vrstu materijala. Uostalom, može se koristiti u "Stealth" tehnologijama za smanjenje vidljivosti zrakoplova radarima ili stvaranje fotografija tijekom posebnih izviđačkih misija. Osim toga, znanstvenici su uvjereni da će s vremenom biti otkriveno više. više mogućnosti koristiti vantablack.

Vantablack, najtamniji materijal na svijetu, izumljen je u Velikoj Britaniji 2014. godine. Sastoji se od vertikalno orijentiranih nizova ugljikovih nanocijevi i apsorbira 99,9% zračenja koje pada na njega: fotoni se gube između nanocijevi i ne reflektiraju se natrag, pretvarajući se u toplinu.

Vantablack je sada dostupan u obliku spreja, prema web stranici proizvođača Surrey NanoSystems .

U ovom obliku, sposoban je apsorbirati 99,8% infracrvenog, ultraljubičastog i vidljivog zračenja i, kao i njegov prethodnik, omogućuje vam skrivanje volumena objekta, vizualno ga pretvarajući u crnu rupu. Koristeći sprej Vantablack S-VIS, teoretski je moguće premazati Vantablackom velike objekte, uključujući borbene zrakoplove.

Godine 2016. tvorci Vantablacka, Surrey NanoSystems, povećali su sposobnost upijanja svjetlosti materijala do te mjere da niti jedan spektrometar nije uspio detektirati niti jedan kvant svjetlosti reflektiran od Vantablacka.

"Čak se i svjetlo snažnog laserskog pokazivača praktički ne reflektira", izvijestili su.

Prije toga nije postojao materijal čija svjetlost reflektirana u infracrvenom području nije mogla biti detektirana spektrometrom.

Kada je refleksija potpuno blokirana, kažu istraživači, nastaje savršena crna površina. Sličan učinak dogodio bi se, primjerice, da u šumi rastu tri kilometra visoka stabla koja blokiraju sve zrake svjetlosti koje padaju na njih. Izvana, objekt premazan Vantablackom izgleda kao crna rupa bez dna.

U međuvremenu, inženjeri su također stvorili super-crni materijal napravljen od nanocijevi koji može apsorbirati 99,9% svjetlosti. 2014. godine testiran je na Međunarodnoj svemirskoj postaji. John Hagopian, jedan od programera, rekao je da bi se materijal mogao koristiti za oblaganje satelitskih kontrola, deflektora i apsorbera supravodljivih detektora. Također se mogu koristiti u koronografima - posebnim teleskopima koji omogućuju promatranje Sunčeve korone izvan pomrčina.

Vantablack još nije pogodan za svakodnevnu upotrebu, nanocijevi su previše osjetljiv materijal. Ali u budućnosti, kaže tehnički direktor Surrey NanoSystems Ben Jensen, pronaći će široka primjena u automobilskoj industriji.

Premaz koji upija svjetlo mogao bi se koristiti, na primjer, za samovozeće automobile.

"Ako sunčeve zrake zaslijepite sustav vida, to utječe na sigurnost putovanja”, napominje. "Možemo upotrijebiti tehnologiju da poboljšamo potiskivanje ove svjetlosti."

Vantablack ima mnogo više upotreba, od poboljšanja performansi infracrvenih kamera do zaštite ljudi od zračenja. Može se koristiti za povećanje apsorpcije topline u materijalima koji se koriste u tehnologijama solarne energije iu vojnoj industriji za stvaranje "temperaturne kamuflaže". A poznati kipar predložio je da ga koristi kao boju za prikaz bezdanskog prostora.

Usmjerite zraku svjetlosti prema nečemu: vidjet ćete mrlju svjetlosti na njegovoj površini. Usmjerite snop svjetla na materijal koji se zove Vantablack 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 o 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 izrađuju se na temperaturi od 430 C°, a po kvadratnom centimetru materijala nalazi se nekoliko milijardi ugljikovih struktura.

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. Nadmašio ga je nedavno predstavljeni materijal Vantacblack 2. Međutim, nemoguće je točno utvrditi koliko je druga verzija materijala ispred prve u sposobnosti upijanja svjetlosti, budući da moderni uređaji jednostavno nemaju dovoljnu osjetljivost na otkriti refleksiju svjetlosti - tako je mala. Možemo reći da refleksija Vantablacka 2 teži nuli.

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

Posebno je zanimljivo kako Vantablack percipira ljudsko oko. Takav materijal ne vidimo 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 osobe koja drži Vantablack, čini se kao da je neki šaljivdžija ispunio određeno područje slike apsolutno crnom bojom - jednostavno je nemoguće shvatiti da materijal može biti toliko taman.

Znanstvenici su pronašli način da zavire u samo srce tame. I šalu na stranu, 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 znali, ubrzo nakon toga, najavljen je kao najtamniji materijal ikada stvoren u laboratorijima, sposoban apsorbirati 99,96 posto vidljivog, ultraljubičastog i infracrvenog svjetla.

Nakon niza eksperimenata s ovim materijalom tvrtke Surrey NanoSystems, koja ga je, usput, i stvorila, početkom 2016. godine objavljeno je da ne postoji niti jedan spektrometar na svijetu koji bi bio dovoljno snažan 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 tvorci Vantablacka.

Odlučili su materijal učiniti praktičnijim, pa su istraživači stvorili "sprej verziju" Vantablacka, koja se, naravno, nije pokazala tako tamnom - materijal na bazi spreja apsorbira "samo" 99,8 posto ultraljubičastog, vidljivog i infracrveno svjetlo – ali je sasvim sposobno stvoriti vizualne efekte.trodimenzionalni objekti slični dvodimenzionalnima.

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 udari u površinu obloženu Vantablackom, fotoni popune praznine između nanocijevi i u biti su zarobljeni, jednostavno se odbijajući od molekula materijala koji je unutra.

"Gotovo potpuni nedostatak refleksije omogućuje stvaranje gotovo savršene crne površine", kažu istraživači.

“Da biste razumjeli ovaj učinak, pokušajte zamisliti sebe kako hodate kroz šumu u kojoj je drveće visoko oko 3 kilometra umjesto uobičajenih 10-20 metara. Lako je zamisliti koliko će malo svjetla moći doprijeti do vas.”

Vantablack materijal je toliko taman da ga ljudsko oko gotovo ne može uočiti, budući da je našim mozgovima potrebna prisutnost reflektirane svjetlosti kako bi mogli razumjeti što nam je točno pred očima. Tvorci materijala tvrde da ljudi koji gledaju materijal doživljavaju određeni stupanj zbunjenosti, a neki čak kažu da gledajući Vantablack ne vide fizički objekt, već nekakvu crnu rupu bez dna.

Verzija materijala u spreju zove se Vantablack S-VIS i omogućuje upotrebu materijala na širem rasponu razne površine. Jedna potencijalna primjena je stvaranje pravog nevidljivog zrakoplova.

A ovako izgleda 3D maska sa sprejom Vantablack. Našem se mozgu može činiti da je maska jednostavno izrezana pomoću istog "Photoshopa".