Самый черный материал на Земле не дает тонуть в воде алюминиевому диску

Еще два года назад компания Surrey NanoSystems создала из нанотрубок самый черный материал на Земле, который получил название Vantablack (Vertically Aligned NanoTube Arrays). У этого материала был зафиксирован самый низкий коэффициент отражения среди всех прочих известных темных материалов — всего 0,036%. Для демонстрации свойств Vantablack его создатели сняли ролик с лазерной указкой. Пятно света, которое проходит по поверхности этого материала, просто пропадает. Все это похоже на черную дыру в миниатюре.




Уже в этом году специалисты той же компании представили новую версию Vantablack, Vantablack 2. Его коэффициент отражения пока не сообщается — просто потому, что чувствительность современных спектрометров слишком мала. В итоге коэффициент отражения остается неизвестным — нулю он не равен, это невозможно, но стремится к нему.

Такой материал может быть просто подарком для военных — ведь он поглощает свет, ультрафиолет, инфракрасное излучение. Военные при помощи Vantablack 2 могут создавать «теплозащитный камуфляж» для маскировки своей техники. Также его можно использовать в науке и технике — в частности, для калибровки оптического оборудования, предотвращения рассеивания света в телескопах, улучшения ИК-камер, работающих на Земле и в космосе.

Также материал может применяться в системах тепловой защиты и в качестве покрытия миниатюрных узлов и элементов различных микроэлектромеханических устройств. Наверное, какие-то аксессуары, покрытые таким материалом, будут популярны и среди богатых людей.

Материал, не отражающий свет — это ведь может стать последним писком моды! Интересно, что учёным, создавшим Vantablack, запрещено разговаривать с журналистами на тему потенциального военного применения их материала, и цену на него они также отказались озвучить, ограничившись фразой «он очень дорогой».

Ранее интерес к материалу высказывал скульптор Аниш Капур. Он же стал первым представителем мира искусства, получившего право использовать такой материал. При этом Капур получил эксклюзивное право на использование Vantablack 2, чему не слишком рады коллеги скульптора.

Сейчас Vantablack уже используется в искусстве. В частности, этим материалом собираются покрывать даже толстовки. Хотя, судя по тому, что говорят о цене Vantablack 2 его создатели, такая одежда будет не просто дорогой, а очень дорогой.



Покрытие Vantablack 2 на алюминии

Интересно, что разработчики не сообщают подробную информацию о процессе создания Vantablack 2, известно только, что в качестве основы используются нанотрубки, выращиваемые при температуре 430ºC в камере Chemical Vapour Deposition. Материал составляется из миллионов таких нанотрубок толщиной около 20 нанометров. Это в 3500 раз меньше, чем диаметр волоса человека — от 14 до 50 микрон.

По оценкам специалистов, 1 см2 поверхности, покрытой Vantablack 2, содержит около миллиарда нанотрубок. Эффект абсолютной черноты создается благодаря тому, что свет попадает между трубок, отражается между ними и не может выйти наружу. Для понимания ситуации ученые предлагают представить ситуацию, когда вы прогуливаетесь по лесу, где высота деревьев составляет не 10-20 метров а 3 км и больше. Нижние ярусы такого леса солнечных лучей видеть не будут вовсе.

Сейчас разработчики представили новое видео с участием своего материала. Видео необычное, поскольку здесь по поверхности воды плавает алюминиевый диск. Да, мы привыкли, что вещи плотнее воды тонут, но здесь все по-другому. Surrey Nanosystems демонстрируют экстремальную гидрофобность Vantablack 2. Диск без проблем плавает на поверхности воды, а когда его вынимают, он остается полностью сухим. Такое свойство материала объясняется тем, что у него чрезвычайно низкая энергия поверхности. В комплексе с большой поверхностью диска это помогает ему держаться на воде.

Стоит отметить еще и то, что если человек смотрит на Vantablack 2, он не воспринимает предмет с таким покрытием, как нечто материальное. Вместо этого мозг говорит нам о том, что это провал в черноту, ничто.

Но все же это не абсолютно черное тело, как и говорилось выше, хотя степень поглощения материалом электромагнитного излучения определенных видов и стремится к 100%. Абсолютно чёрное тело — физическое тело, которое при любой температуре поглощает всё падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах. Таким образом, для абсолютно чёрного тела поглощательная способность (отношение поглощённой энергии к энергии падающего излучения) равна 1 при излучениях всех частот, направлений распространения и поляризаций. Несмотря на название, абсолютно чёрное тело само может испускать электромагнитное излучение любой частоты и визуально иметь цвет. Спектр излучения абсолютно чёрного тела определяется только его температурой.