NEMCD / Жизнь 4 мин чтения

Самое чёрное вещество в мире – Vantablack

Antonio Автор NEMCD
Опубликовано 28.09.2015 · Обновлено 14.11.2026 · 4 мин
1

В июле 2014 года на авиасалоне в Фарнборо британская компания Surrey NanoSystems совместно с Национальной физической лабораторией Великобритании (NPL) представила самый чёрный искусственный материал в мире – Vantablack. Покрытие поглощает 99,965% падающего света и визуально полностью стирает объём любого рельефного предмета, превращая его в плоский чёрный провал.

Сверхчёрное покрытие Vantablack на мятой алюминиевой фольгеПокрытие Vantablack на мятой алюминиевой фольге: складки и рельеф внутри контура полностью исчезают

Само название Vantablack (Вантаблэк) сложено из аббревиатуры VANTA (Vertically Aligned NanoTube Arrays – вертикально ориентированные массивы нанотрубок) и слова black (чёрный).

Как устроен Vantablack и почему он не отражает свет

В отличие от обычной краски или сажи, Vantablack – это не пигмент, а выращенный в реакторе микроскопический «лес» из вертикально стоящих углеродных нанотрубок:

  • Рекордное поглощение 99,965%: по измерениям Национальной физической лаборатории Великобритании на длине волны 750 нм материал отражает всего 0,035% света, поглощая видимое, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение (для сравнения: самый чёрный каменный уголь и матовые краски поглощают около 95–96% света).
  • Толщина в 10 000 раз меньше волоса: диаметр каждой углеродной нанотрубки составляет около 20 нанометров при высоте от 14 до 50 микрон – это в 3 500–10 000 раз тоньше человеческого волоса, а на одном квадратном сантиметре поверхности умещается около миллиарда таких трубочек.
  • Ловушка для фотонов: массив нанотрубок на 99,9% состоит из пустого пространства, поэтому свет не отражается от внешней границы, а свободно проваливается внутрь «леса». Попадая между трубками, фотоны многократно переотражаются от стенок, словно в лабиринте, пока почти без остатка не поглощаются и не превращаются в тепло.
  • Низкотемпературный рост на алюминии: раньше для выращивания углеродных нанотрубок методом химического осаждения из пара (CVD) требовалась температура выше 700 °C, при которой алюминий просто плавился. Инженеры Surrey NanoSystems снизили температуру процесса примерно до 400 °C, что позволило выращивать покрытие прямо на тонкой алюминиевой фольге и лёгких деталях спутников.

Когда человек смотрит на предмет, покрытый Vantablack, мозгу сложно интерпретировать картинку. На смятом листе фольги полностью пропадают грани, складки и тени – глаз не видит ни текстуры, ни формы, а воспринимает окрашенный участок как абсолютно пустую чёрную дыру.

Свойства и где применяется материал

Помимо оптических характеристик, покрытие унаследовало и физические свойства углеродных нанотрубок: оно проводит тепло в 7,5 раза эффективнее меди, а прочность самих трубок на разрыв в 10 раз выше, чем у стали. При этом покрытие практически не выделяет газов в глубоком вакууме, не осыпается при вибрациях во время ракетных пусков и выдерживает резкий тепловой удар вплоть до погружения в жидкий азот (−196 °C).

Благодаря этому Vantablack разрабатывали прежде всего для космоса, точной оптики и оборонной сферы:

  • Космические телескопы и звёздные датчики: покрытие внутренних перегородок и бленд убирает паразитную засветку от Солнца и Луны, позволяя камерам различать самые тусклые далёкие галактики и слабые звёзды.
  • Калибровка инфракрасных камер: из-за почти стопроцентного поглощения тепла материал служит эталоном «абсолютно чёрного тела» для настройки тепловизоров и орбитальных радиометров.
  • Микроэлектроника и теплоотвод: покрытие применяют в миниатюрных узлах микроэлектромеханических устройств (MEMS), солнечных коллекторах и системах тепловой защиты; военные заказы компания Surrey NanoSystems по условиям контрактов не комментирует, а точную стоимость материала разработчики описывают коротко – «очень дорогой» :-)

Технический директор Surrey NanoSystems Бен Дженсен в интервью шутил, что если бы из Vantablack сшили платье и надели на человека, то окружающие видели бы лишь его голову, кисти рук и ноги, парящие вокруг плоского силуэта без единой складки – словно в центре тела открылась космическая чёрная дыра. Правда, в реальности потрогать такую ткань рукой не выйдет: от любого прикосновения хрупкие микротрубочки сминаются, и поверхность начинает блестеть. Но согласитесь, заполучить кусочек такой фольги ради эксперимента на рабочем столе хотели бы многие :-)

Ещё похожие заметки:

Комментарии 1

Avatar
Аноним
6 Ноя 2017, 18:06

%)

Оставить комментарий