Najcrnji materijal na svijetu. Tamnije od crnog: Vantablack - materijal budućnosti Najtamnija tvar na zemlji

Inženjeri fizike iz 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 beznačajnih 0,035%, koja se reflektira od njegove površine. Ovo zanimljivo svojstvo čini Vantablack potpuno nevidljivim, a mogu se vidjeti samo objekti oko njega.

Unatoč neravninama površine, mi ih niti ne vidimo

Video ispod presjeka...

Znanstveni tisak već je taj materijal nazvao umjetnim Crna rupa. Vantablack, naravno, nema tako snažnu gravitaciju kao prava mrtva zvijezda, ali sa svjetlom radi isto što i kozmičke crne rupe – upija i ne ispušta. ostalo zanimljiva značajka Novi materijal je da, iako je zakrivljen, izvana još uvijek izgleda ravno, jer su oku svi zavoji potpuno nevidljivi.

"Kada je Vantablack savijen, promatrač očekuje da će vidjeti udubljenja i bore, ali umjesto toga ono što vidi je iluzija potpuno tamne rupe u svemiru", kaže koautor studije Ben Jensen, koji je također glavni tehnološki direktor u Surrey Nanosystems.

Pokušaji stvaranja potpuno tamnog materijala već su napravljeni više puta. Tako je 2008. tim s Politehničkog instituta Rensselaer predstavio materijal koji je reflektirao samo 0,045% svjetlosnih valova, no programeri iz Surrey Nanosystems uspjeli su oboriti ovaj rekord.

Naziv materijala dolazi od izraza V ertično A poravnati N ano T ube A zrake ( Okomito 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 uzgajali ugljikove nanocijevi u laboratoriju na aluminijskoj foliji niske temperature. Na kraju budu čvrsto zbijeni, dopuštajući svjetlosti da prodre, ali vrlo malo - prvenstveno ultraljubičasto, infracrveno i mikrovalno - da se reflektira od šume.

Ovaj super crni materijal smanjuje zalutalo svjetlo, provodi toplinu sedam i pol puta bolje 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 produktivnosti solarni paneli i infracrveni senzori.

Mikrografija Vantablack® strukture.

Proces proizvodnje najcrnjeg materijala, Vantablack®, temelji se na tehnologiji niskotemperaturne sinteze okomito poravnatih ugljikovih nanocijevi (VANTA) koju je razvio Surrey NanoSystems raznih materijala s dimenzijama od mikrona ili više. Lako se kombinira sa standardnim metodama litografije i omogućuje, ako je potrebno, izradu složenih uzoraka.

Prethodno su se VANTA premazi mogli nanositi samo na skupe, masovne superlegure i materijale otporne na toplinu kao što je silicij, te se stoga nisu mogli koristiti na osjetljivoj elektronici ili materijalima s relativno niskim talištem. Ono što čini najcrnji premaz, Vantablack®, jedinstvenim je to što se može sintetizirati na mnogim materijalima osjetljivim na temperaturu (kao što je aluminij) koji imaju veliki značaj za zemaljske, zračne i svemirske primjene. Nanostrukturirani Vantablack® je kemijski inertan, vrlo otporan na udarce i vibracije i pokazuje izvrsnu toplinsku i ekološku stabilnost.

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

Vantablack® ima najveću toplinsku vodljivost i najniži omjer mase i volumena od svih materijala koji se mogu koristiti u aplikacijama koje zahtijevaju visoku emisivnost. Ima gotovo zanemarive razine ispuštanja plinova i emisije čestica, čime eliminira glavni izvor kontaminacije u osjetljivim sustavima za snimanje. Izdržava mehanička naprezanja koja se javljaju tijekom lansiranja rakete kao i dugotrajne vibracije i idealna je za oblaganje unutarnjih komponenti kao što su otvori, pregrade i optički senzori na temelju 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 u vojne svrhe Vozilo i oklop, jer će ih učiniti praktički nevidljivima, posebno kada se koriste noću.

A također ću vas podsjetiti na i na primjer

Vantablack, najviše tamni materijal u svijetu, izumljen je u Velikoj Britaniji 2014. godine. Sastoji se od okomito 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 i 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 prikladan 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 koristiti 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.

Koliko duboka crna može biti? Provjerimo. Jedna britanska tvrtka stvorila je tvar koja je najcrnji materijal na svijetu, a zove se vantablack. Do ovog trenutka 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 se svjetlosni fotoni raspršuju između bezbrojnih nanocijevi;

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.

Inženjeri fizike 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 beznačajnih 0,035%, koja se reflektira od njegove površine. Ovo zanimljivo svojstvo čini Vantablack potpuno nevidljivim, a mogu se vidjeti samo objekti oko njega.

Unatoč neravninama površine, mi ih niti ne vidimo

Znanstveni tisak već je prozvao materijal umjetnom crnom rupom. Vantablack, naravno, 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, iako je zakrivljen, izvana još uvijek izgleda ravno, jer su oku svi zavoji potpuno nevidljivi.

Naziv materijala dolazi od izraza V ertično A poravnati N ano T ube A zrake ( Okomito 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 uzgajali ugljikove nanocijevi u laboratoriju na aluminijskoj foliji na niskim temperaturama. Na kraju budu zbijeni zajedno, dopuštajući svjetlosti da prodre, ali vrlo malo - uglavnom ultraljubičasto, infracrveno i mikrovalno - da se reflektira od ove "šume".

Mikrografija Vantablack® strukture.

Proces proizvodnje najcrnjeg Vantablack® materijala temelji se na niskotemperaturnoj sintezi okomito poravnatih ugljikovih nanocijevi (VANTA), koju je razvio Surrey NanoSystems veći Lako se kombinira sa standardnim metodama litografije i omogućuje, ako je potrebno, izradu složenih uzoraka.

Prethodno su se VANTA premazi mogli nanositi samo na skupe, masovne superlegure i materijale otporne na toplinu kao što je silicij, te se stoga nisu mogli koristiti na osjetljivoj elektronici ili materijalima s relativno niskim talištem. Ono što čini Vantablack® najcrnji premaz drugačijim je to što se može sintetizirati na mnogim materijalima osjetljivim na temperaturu (kao što je aluminij) koji su važni za primjenu u zemlji, zraku i svemiru. Nanostrukturirani Vantablack® je kemijski inertan, vrlo otporan na udarce i vibracije i pokazuje izvrsnu toplinsku i ekološku stabilnost.

Vantablack® ima najveću toplinsku vodljivost i najniži omjer mase i volumena od svih materijala koji se mogu koristiti u aplikacijama koje zahtijevaju visoku emisivnost. Ima gotovo zanemarive razine ispuštanja plinova i emisije 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 rupe, pregrade i MEMS (mikro-elektromehanički sustavi) optički senzori.

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 na vojnim vozilima i oklopima jer će ih učiniti gotovo nevidljivima, posebno kada se koriste noću.

Inženjeri fizike britanske tvrtke Surrey Nanosystems razvili su jedinstveni materijal nazvan Vantablack koji se smatra najmračnijim na svijetu. Prema programerima, apsorbira gotovo svu svjetlost, osim beznačajnih 0,035%, koja se reflektira od njegove površine. Ovo zanimljivo svojstvo čini Vantablack potpuno nevidljivim, a mogu se vidjeti samo objekti oko njega.

Unatoč neravninama površine, mi ih niti ne vidimo.

Znanstveni tisak već je prozvao materijal umjetnom crnom rupom. Vantablack, naravno, nema tako snažnu 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, iako je zakrivljen, izvana i dalje izgleda ravno, jer su oku svi zavoji potpuno nevidljivi.

Naziv materijala dolazi od fraze Vertical Aligned NanoTube Arrays i riječi black.

Posebna svojstva materijala ogledaju se u njegovom nazivu. Prva dva sloga Vanta su akronim za okomito poredane nizove ugljikovih nanocijevi. Znanstvenici su uzgajali ugljikove nanocijevi u laboratoriju na aluminijskoj foliji na niskim temperaturama. Na kraju budu zbijeni zajedno, dopuštajući svjetlosti da prodre, ali vrlo malo - uglavnom ultraljubičasto, infracrveno i mikrovalno - da se reflektira od ove "šume".

Prethodno su se VANTA premazi mogli nanositi samo na skupe, masovne superlegure i materijale otporne na toplinu kao što je silicij, te se stoga nisu mogli koristiti na osjetljivoj elektronici ili materijalima s relativno niskim talištem. Ono što čini Vantablack® najcrnji premaz drugačijim je to što se može sintetizirati na mnogim materijalima osjetljivim na temperaturu (kao što je aluminij) koji su važni za primjenu u zemlji, zraku i svemiru. Nanostrukturirani Vantablack® je kemijski inertan, vrlo otporan na udarce i vibracije i pokazuje izvrsnu toplinsku i ekološku stabilnost.

Vantablack® ima najveću toplinsku vodljivost i najniži omjer mase i volumena od svih materijala koji se mogu koristiti u aplikacijama koje zahtijevaju visoku emisivnost. Ima gotovo zanemarive razine ispuštanja plinova i emisije 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 rupe, pregrade i MEMS (mikro-elektromehanički sustavi) optički senzori.

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 na vojnim vozilima i oklopima jer će ih učiniti gotovo nevidljivima, posebno kada se koriste noću.