Free Press

MIT-ingenieurs hebben een zwartste zwarte coating van koolstofnanobuisjes gemaakt die naar verluidt 10 keer donkerder is dan elk materiaal dat eerder is gemaakt, inclusief Vantablack.

De coating, die is gemaakt van verticaal uitgelijnde koolstof nanobuisjes (CNT) gegroeid op chloor-geëtst aluminiumfolie, kan 99,995 procent van het zichtbare licht absorberen.

“Ons materiaal is 10 keer zwarter dan alles wat ooit is gerapporteerd,” zei Brian Wardle, hoogleraar luchtvaart en astronautica aan MIT.

Vantablack, dat werd gemaakt door Surrey NanoSystems, absorbeert tot 99,96 procent van het zichtbare licht en was zelfs niet het vorige zwartste zwart op record.

Wardle en een team van onderzoekers aan het MIT creëerden de coating terwijl ze experimenteerden met manieren om CNT op aluminium te laten groeien om de geleidbaarheid ervan te verbeteren.

Wanneer aluminium aan de lucht wordt blootgesteld, vormt het een laag oxide, die de warmte- en elektriciteitsgeleidende eigenschappen ervan belemmert. Om deze laag te verwijderen, weekten de wetenschappers de aluminiumfolie in zoutwater op chloorbasis.

De geëtste folie werd overgebracht naar een zuurstofvrije omgeving en vervolgens in een oven geplaatst om CNT te laten groeien door chemische dampdepositie.

Zwartste zwart per ongeluk gecreëerd

Zoals verwacht, verbeterde dit proces de thermische en elektrische eigenschappen van het materiaal. Maar de kleur van het materiaal verraste de onderzoekers.

“Ik herinner me dat ik opmerkte hoe zwart het was voordat ik er CNT op liet groeien, en dan na de groei zag het er nog donkerder uit,” zei Kehang Cui, die samen met Wardle de paper over het nieuwe zwart schreef.

“Dus ik dacht dat ik de optische reflectie van het monster moest meten.”

Cui testte het materiaal terwijl het vanuit elke mogelijke hoek werd verlicht, en ontdekte dat het 99.995 procent van het binnenkomende licht absorbeerde.

“Onbegrip” waarom nieuw materiaal het zwartst is

De minuscule, bosachtige clusters van koolstofnanobuisjes vangen licht, zodat eventuele richels of oneffenheden onzichtbaar worden gemaakt en het materiaal verschijnt als een zwarte leegte.

“Van CNT-bossen van verschillende variëteiten is bekend dat ze extreem zwart zijn, maar er is een gebrek aan mechanistisch begrip over waarom dit materiaal het zwartst is,” zei Wardle. “Dat moet verder worden bestudeerd.”

Dit nieuwe zwartste zwart heeft de belangstelling getrokken van de ruimtevaartindustrie. Instrumenten zoals de camera’s en telescopen die worden gebruikt om de kosmos te bestuderen, hebben baat bij zwarte coatings die ongewenste schitteringen kunnen absorberen.

“Zou je een aarde willen zien die in een baan om een andere ster draait? We hebben iets heel zwarts nodig,” zei astrofysicus en Nobelprijswinnaar John Mather.

“En dit zwart moet bestand zijn tegen de lancering van een raket. Oude versies waren fragiele bossen van bont, maar deze zijn meer als pot schrobbers – gebouwd om misbruik te nemen.”

Laatste ontwikkeling in wedstrijd om zwartste zwart te maken

Naast het publiceren van een onderzoeksartikel over het onderwerp, heeft het MIT-team samengewerkt met Diemut Strebe, artist-in-residence bij het MIT Center for Art, Science, and Technology, om het potentieel van het materiaal te laten zien.

Strebe heeft een $ 2 miljoen (£ 1,6 miljoen) 16,78-karaat natuurlijke gele diamant in het materiaal gecoat, zodat de briljante edelsteen verschijnt als een zwevende zwarte leegte. Het stuk heet Redemption of Vanity.

De concurrentie om het zwartste zwart te ontwikkelen en te beheersen is hevig. Kunstenaar Anish Kapoor controleert berucht de rechten op het gebruik van Vantablack in de kunst, waardoor kunstenaar Stuart Semple Black 3.0 ontwikkelde, een acrylverf om te wedijveren met Vantablack dat Kapoor niet meer mag gebruiken.

Maar het MIT-team is optimistisch over de race om het donkerste materiaal te creëren.

“Het zwartste zwart is een voortdurend bewegend doel,” zei Wardle.

“Iemand zal een zwarter materiaal vinden, en uiteindelijk zullen we alle onderliggende mechanismen begrijpen, en zullen we in staat zijn om het ultieme zwart goed te engineeren.”

Fotografie is van Diemut Strebe.