Brittiläisen Surrey Nanosystems -yhtiön fysiikan insinöörit esittelivät uuden kehitystyönsä - ainutlaatuisen materiaalin nimeltä Vantablack, jota pidetään maailman tummimpana. Kehittäjien mukaan se absorboi melkein kaiken valon, lukuun ottamatta vähäistä 0,035%, joka heijastuu sen pinnasta. Tämä mielenkiintoinen ominaisuus tekee Vantablackista täysin näkymättömän ja vain sen ympärillä olevat esineet ovat nähtävissä.
Pinnan karheudesta huolimatta emme edes näe niitä
Video leikkauksen alla …
Tieteellinen lehdistö on jo puhunut materiaalista keinotekoisen mustan aukon. Vantablackilla ei tietenkään ole niin voimakasta painovoimaa kuin oikealla kuolleella tähdellä, mutta valolla se tekee saman kuin kosmiset mustat aukot - se imee eikä vapauta. Uuden materiaalin toinen mielenkiintoinen ominaisuus on, että jopa kaareva, se näyttää sivulta silti tasaisena, koska kaikki käyrät ovat silmälle täysin näkymättömiä.
"Kun Vantablack on taipunut, tarkkailija odottaa näkevän kolhuja ja ryppyjä, mutta sen sijaan he näkevät illuusion täysin pimeästä aukosta avaruudessa", kertoi tutkimuksen avustaja Ben Jensen, joka on myös Surrey Nanosystemsin tekninen johtaja.
Yrityksiä luoda ehdottomasti tumma materiaali on jo tehty useita kertoja. Joten vuonna 2008 Rensselaer-ammattikorkeakoulun joukkue esitteli materiaalia, joka heijasti vain 0,045% valoaalloista, mutta Surrey Nanosystemsin kehittäjät onnistuivat purkamaan tämän ennätyksen.
Materiaalin nimi tulee lauseesta Vertikaalisesti kohdistetut NanoTube-ryhmät (pystysuunnassa nanoputkien ryhmät) ja sanasta musta (musta).
Mainosvideo:
Materiaalin erityisominaisuudet heijastuvat sen nimessä. Vantan kaksi ensimmäistä tavua ovat lyhenne pystysuunnassa kohdistuvista hiilinanoputkijärjestelmistä, tarkoittaen "pystysuoraan kohdistettuja hiilinanoputkijärjestelmiä". Tutkijat ovat kasvattaneet hiilinanoputkia laboratoriossa alumiinifolioon alhaisissa lämpötiloissa. Ne osoittautuvat tiiviisti pakattuina yhteen, mikä antaa valon tunkeutua sisälle, mutta tästä "metsästä" heijastuvat hyvin pienet määrät - lähinnä ultravioletti-, infrapuna- ja mikroaaltouuni.
Tämä erittäin musta materiaali vähentää hajavalon tasoa ja seitsemän ja puoli kertaa paremmin johtaa lämpöä kuin kupari ja 10 kertaa kestävämpi kuin teräs. Siksi sillä on paljon potentiaalisia sovelluksia, muun muassa "näkymättömyyden lippuna" sotilaallisille esineille, jotka on piilotettava.
Sitä voidaan käyttää myös erittäin herkkien kaukoputkien sisustamiseen, jotka on suunniteltu havaitsemaan heikot ja kaukana olevat esineet. Lopuksi sitä voidaan käyttää parantamaan aurinkopaneelien ja infrapuna-antureiden suorituskykyä.
Mikrokuva Vantablack-rakenteesta.
Mustein Vantablack®-materiaali perustuu Surrey NanoSystemsin pystysuunnassa kohdistettuun hiilinanoputken (VANTA) matalan lämpötilan synteesiprosessiin. Vantablack®-pinnoitekerrostustekniikka sopii monille materiaaleille, joiden koko on mikronia tai suurempi. Se voidaan helposti yhdistää tavanomaisiin litografiatekniikoihin ja mahdollistaa tarvittaessa monimutkaisten kuvioiden tekemisen.
Aikaisemmin VANTA-pinnoitteita voitiin levittää vain kalliisiin, tilaa vieviin korkean lämpötilan seosteisiin ja lämmönkestäviin materiaaleihin, kuten piin, joten niitä ei voitu käyttää herkässä elektroniikassa tai materiaaleissa, joiden sulamispiste on suhteellisen matala. Vantablack®, mustein pinnoitemateriaali, eroaa siitä, että se voidaan syntetisoida monille lämpöherkille materiaaleille (kuten alumiinille), joilla on suuri merkitys maanpäällisessä, ilma- ja avaruussovelluksessa. Nanorakenteinen Vantablack® on kemiallisesti inertti, sillä on korkea iskun- ja tärinänkestävyys, ja sillä on erinomainen vakaus alttiina kuumuudelle ja ympäristölle.
Mustein materiaali on joukko pystysuoria, tiukasti toisistaan sijaitsevia hiilinanoputkia). Tämä ominainen rakenne määrittelee Vantablack®: n ainutlaatuiset ominaisuudet, koska sellaisen nanokarbonaattisen "metsän" kruunun läpi kulkevan valon on erittäin vaikeaa päästä pois tästä ansasta ja heijastua tällaisen materiaalin pinnalta.
Vantablack®: lla on suurin lämmönjohtavuus ja alhaisin massa / tilavuus -suhde kaikista materiaaleista, joita voidaan käyttää korkean säteilyn sovelluksissa. Sillä on käytännössä merkityksetöntä kaasunpoistoa ja hiukkaspäästöjä, mikä eliminoi suurimman saastumislähteen herkissä kuvantamisjärjestelmissä. Se kestää rakettien laukaisun mekaanisia rasituksia sekä pitkäaikaista tärinää ja on ihanteellinen sisäisten komponenttien, kuten aukkojen, ohjauslevyjen ja MEMS (Micro Electromechanical Systems) -optisten anturien vuoraamiseen.
Mustein materiaali on löytänyt käytännöllisen käytön lähinnä optisissa instrumentteissa: mustan kehon säteilyn vertailulähteinä herkissä teleskoopeissa, satelliittien kalibrointijärjestelmissä, IR-ilmaisimissa ja sironneen säteilyn aiheuttamien häiriöiden vaimentamiseksi optisissa järjestelmissä. Vantablack®: ta voidaan käyttää myös sotilasajoneuvoissa ja haarniskoissa, koska se tekee niistä käytännöllisesti katsoen näkymättömiä, varsinkin kun niitä käytetään yöllä.