MIT:n insinöörit ovat luoneet hiilinanoputkista mustimman mustan pinnoitteen, joka on tiettävästi 10 kertaa tummempi kuin mikään aiemmin luotu materiaali, myös Vantablack.
Pinnoite, joka on valmistettu pystysuoraan kohdistetuista hiilinanoputkista (CNT), jotka on kasvatettu kloorilla syövytetylle alumiinifoliolle, voi absorboida 99,995 prosenttia näkyvästä valosta.
”Materiaalimme on 10 kertaa mustempi kuin mikään, mitä koskaan on raportoitu”, sanoi Brian Wardle, MIT:n ilmailu- ja avaruustekniikan professori.
Surrey NanoSystemsin luoma Vantablack absorboi jopa 99,96 prosenttia näkyvästä valosta, eikä se ollut edes aiempi mustin musta ennätys.
Wardle ja MIT:n tutkijaryhmä loivat pinnoitteen, kun he kokeilivat tapoja kasvattaa CNT:tä alumiinin päälle parantaakseen sen johtavuutta.
Alumiini muodostaa ilmalle altistuessaan oksidikerroksen, joka haittaa sen lämpöä ja sähköä johtavia ominaisuuksia. Tämän kerroksen poistamiseksi tutkijat liottivat alumiinifoliota klooripohjaisessa suolavedessä.
Syövytetty folio siirrettiin hapettomaan ympäristöön, minkä jälkeen se asetettiin uuniin kasvattamaan CNT:tä kemiallisella höyrystyspinnoituksella.
Mustinta mustaa luotiin vahingossa
Odotetusti tämä prosessi paransi materiaalin lämpö- ja sähköisiä ominaisuuksia. Mutta materiaalin väri yllätti tutkijat.
”Muistan huomanneeni, kuinka musta se oli ennen CNT:n kasvattamista siihen, ja sitten kasvattamisen jälkeen se näytti vielä tummemmalta”, sanoo Kehang Cui, joka kirjoitti Wardlen kanssa uutta mustaa käsittelevän artikkelin.
”Niinpä ajattelin, että minun pitäisi mitata näytteen optinen heijastuskyky.”
Cui testasi materiaalia, kun se oli valaistu jokaisesta mahdollisesta kuvakulmasta, ja huomasi, että se absorboi 99.995 prosenttia saapuvasta valosta.
”Ymmärryksen puute”, miksi uusi materiaali on mustin
Hiilinanoputkien pienet, metsän kaltaiset rykelmät vangitsevat valoa, joten kaikki harjanteet tai kuopat jäävät näkymättömiin ja materiaali näyttää mustalta tyhjiöltä.
”Eri CNT-metsistä tiedetään, että ne ovat äärettömän mustia, mutta mekanistinen ymmärrys siitä, miksi tämä materiaali on mustin, puuttuu”, Wardle sanoo. ”Se vaatii lisätutkimuksia.”
Tämä uusi mustin musta on herättänyt kiinnostusta ilmailuteollisuudessa. Instrumentit, kuten kosmoksen tutkimiseen käytettävät kamerat ja teleskoopit, hyötyvät mustista pinnoitteista, jotka voivat absorboida ei-toivottua häikäisyä.
”Haluaisitko nähdä maapallon kiertävän toista tähteä? Tarvitsemme jotain hyvin mustaa”, sanoo astrofyysikko ja Nobel-palkittu John Mather.
”Ja tämän mustan on oltava kovaa, jotta se kestää raketin laukaisun. Vanhat versiot olivat hauraita turkismetsiä, mutta nämä ovat pikemminkin kuin ruukkupesureita – ne on rakennettu kestämään pahoinpitelyä.”
Viimeisin kehitys kilpailussa mustimman mustan luomiseksi
Niin kuin MIT:n tiimi on julkaissut aiheesta tutkimuspaperin, se on myös tehnyt yhteistyötä MIT:n taiteen, tieteen ja teknologian keskuksen residenssitaiteilijan Diemut Streben kanssa esittelemällä materiaalin mahdollisuuksia.
Strebe on päällystänyt materiaalilla kahden miljoonan dollarin (1,6 miljoonan punnan) arvoisen 16,78 karaatin luonnollisen keltaisen timantin, joten loistava jalokivi näyttää kelluvalta mustalta tyhjiöltä. Teoksen nimi on Redemption of Vanity.
Kilpailu mustimman mustan kehittämisestä ja hallinnasta on kovaa. Taiteilija Anish Kapoor hallitsee surullisenkuuluisasti Vantablackin käyttöoikeuksia taiteessa, mikä sai taiteilija Stuart Semplen kehittämään Black 3.0:n, akryylivärin, joka kilpailee Vantablackin kanssa ja jonka käyttö Kapoorilta on kielletty.
Mutta MIT:n tiimi suhtautuu toiveikkaasti kilpailuun synkimmän materiaalin luomisesta.
”Mustin musta on koko ajan liikkuva tavoite”, Wardle sanoo.
”Joku löytää mustemman materiaalin, ja lopulta ymmärrämme kaikki taustalla olevat mekanismit ja pystymme kunnolla suunnittelemaan lopullisen mustan.”
Kuvan on ottanut Diemut Strebe.
- Design
- musta
- Uutiset
- MIT
- Materiaalit
- Vantamusta