Najcrnja stvar na svijetu. Tamnije od crnog: Vantablack je materijal budućnosti

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.

Video ispod reza...

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 toga, on vidi iluziju potpuno mračne rupe u svemiru", kaže koautor studije Ben Jensen (Ben Jensen), koji je i tehnički direktor Surrey Nanosystems.

Pokušaji stvaranja apsolutno tamni materijal već su poduzete više od jednom. 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, dopuštajući svjetlosti da prodre, ali vrlo malo - uglavnom ultraljubičasto, infracrveno i mikrovalno - da se odbije od 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 puno 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 Surrey NanoSystems tehnologiji niskotemperaturnih vertikalno poravnatih karbonskih nanocijevi (VANTA). 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.

I podsjetit ću vas na i na primjer

Tim znanstvenika iz Velike Britanije obradovao je novu znanstveno otkriće predstavljanjem široj javnosti najnoviji izgled materija. Sve do nedavno ovakva crna nijansa nije bila poznata nikome.

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

Ultra crni materijal ima sposobnost uspješne apsorpcije 99,96% svjetla, a u ovaj slučaj pričamo, samo o zračenju koje je vidljivo ljudskom oku. Znanstvenici iz Velike Britanije predvođeni Benom Jensonom krenuli su s istraživanjem izvornog znanstvenog fenomena.

Prema jednom od istraživača, materijal se sastoji od zbirke ugljikovih nanocijevi. Takav se fenomen pouzdano može usporediti s ljudskom kosom izrezanom u 8-10 tisuća slojeva - jedan takav sloj veličine je ugljikove nanocijevi. Opća kompozicija može se prikazati kao polje obraslo travom, gdje čestica svjetlosti koja je pala počinje pouzdano odbijati od jedne vlati trave do druge. Ove osebujne "vlati trave" maksimalno apsorbiraju čestice svjetlosti, reflektirajući samo mali dio svjetlosti.

Tajna Vantablacka su okomito orijentirane nanocijevi

Tehnologija za stvaranje ove vrste cijevi ne može se nazvati inovativnom, ali Ben Jenson i njegovi suradnici tek su sada uspjeli pronaći dostojne načine za njezino korištenje. Izumili su način kombiniranja 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 pridonosi povećanju buke, što rezultira nedostatkom oštrih slika", objašnjava Ben Jenson. – Korištenje novih premaznih materijala unutarnje pregrade teleskop, kao i dijafragmske ploče, raspršeno svjetlo se smanjuje i slika je mnogo jasnija.”

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

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

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.

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 kada je zakrivljen, još uvijek izgleda ravno izvana, 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 na niskim temperaturama. Čvrsto su zbijene jedna uz drugu, što omogućuje prodor svjetlosti, ali se vrlo malo - uglavnom ultraljubičasto, infracrveno i mikrovalno - odbija od ove "šume".

Mikrografija Vantablack® strukture.

Vantablack®, najcrnji materijal, temelji se na niskotemperaturnoj sintezi tehnologije okomito poravnatih ugljikovih nanocijevi (VANTA) koju je razvio 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.

Koliko duboka može biti crna? Provjerimo. Britanska tvrtka stvorila je tvar koja je najcrnji materijal na svijetu i zove se - vantablack. Do tog vremena ova sorta nije bila poznata nikome. Ovaj je izum jednom zauvijek promijenio pogled ljudi na naš svemir. Što je ovo materijal? Koja svojstva ima? Gdje se može koristiti? O ovom tajanstvenom i jedinstvenom izumu raspravljat ćemo u članku.

Povijest otkrića

Znanstvenici iz cijelog svijeta više su puta pokušavali stvoriti apsolut. 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. Svojstva i karakteristike vantablacka proučavali su znanstvenici iz Velike Britanije predvođeni Jenson Benom.

Vantablack je nastao iz kolekcije Što to znači? Ako se ljudska kosa podijeli u 10.000 slojeva, jedan od njih je veličine jedne takve ugljikove nanocijevi. Opći sastav tvari može se prikazati kao polje obraslo travom, čestica svjetlosti koja je pala odbija se od jedne vlati trave do druge. Ove vlati trave apsorbiraju svjetlost, reflektirajući samo njen mali dio.

Tehnologija iza ovih cijevi nije nova, ali Jenson i njegov tim pronašli su 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 što su bile 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. Posljedično, izum vantablacka (najcrnjeg materijala na planetu) može se sigurno nazvati probojem u znanosti na rubu fantazije.

Proces stvaranja

Programeri ne otkrivaju detaljne informacije o procesu stvaranja najcrnjeg materijala. Poznato je samo da su za osnovu uzete nanocijevi, koje se uzgajaju na temperaturi većoj od 430 ºS u posebnoj komori-laboratoriju. Materijal se sastoji od milijun takvih fragmenata, čija je debljina 20 nanometara (1 cm2 vantablacka sadrži oko 1 milijardu nanocijevi). Svjetlost koja ulazi između cijevi reflektira se između njih i nema izlaza, što stvara efekt apsolutnog crnila. Isti proces možete promatrati ako zamislite da hodate kroz šumu, u kojoj je visina stabala 3-4 km. Na takvom mjestu niži slojevi neće vidjeti sunčeva svjetlost nikada.

Eksperimenti su provedeni s novim najcrnjim materijalom na svijetu. Na površinu vode spušten je aluminijski disk koji nije potonuo, a ostao je potpuno suh kada je izvučen iz tekućine. To je zato što materijal ima nisku površinsku energiju. To mu omogućuje da ostane na površini.

Karakteristike

Dakle, koji je najcrnji materijal koji trenutno postoji na svijetu? Naravno, vantablack je. Trenutno su znanstvenici poboljšali svojstva ovog materijala. Nova tvar nazvana je vantablack 2. Koeficijent refleksije svjetlosti joj se još 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. Svjetlost koja pada u područje crnog tijela materije nestaje iz vidnog polja. Znanstvenici objašnjavaju ovaj fenomen činjenicom da se svjetlosni fotoni raspršuju između bezbrojnih nanocijevi, svjetlosne čestice se reflektiraju nevjerojatan broj puta i postupno ih apsorbiraju elementi materijala.

Jedinstvene značajke

Jedinstvena karakteristika najcrnjeg materijala je da osim svjetlosnog spektra apsorbira ultraljubičaste, infracrvene i elektromagnetske valove.

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

Reakcija ljudskog oka na materijal

Znanstvenicima je bila 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.

Ovaj materijalni učinak zainteresirao je znanstvenike, no najviše je pobudio zanimanje umjetnika i kipara, koji su izjavili da će ova tvar izgledati vrlo impresivno kada se prikazuje prostor.

Moguće 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 mogućih primjena vantablacka. Znanstvenici nastavljaju proučavati njegova svojstva. Međutim, već sada sa sigurnošću možemo reći da je ovo otkriće u znanosti fantastičnih razmjera, koje će zauvijek promijeniti naše poimanje Zemlje i svemira.