Physikingenieure der britischen Firma Surrey Nanosystems stellten ihre neue Entwicklung vor - ein einzigartiges Material namens Vantablack, das als das dunkelste der Welt gilt. Laut den Entwicklern absorbiert es fast das gesamte Licht, mit Ausnahme von vernachlässigbaren 0,035%, die von seiner Oberfläche reflektiert werden. Diese interessante Eigenschaft macht Vantablack völlig unsichtbar und nur Objekte um ihn herum können gesehen werden.
Trotz der Rauheit der Oberfläche sehen wir sie nicht einmal
Video unter dem Schnitt …
Die wissenschaftliche Presse hat das Material bereits als künstliches Schwarzes Loch bezeichnet. Natürlich besitzt Vantablack keine so starke Schwerkraft wie ein echter toter Stern, aber mit Licht macht es dasselbe wie kosmische Schwarze Löcher - es absorbiert und setzt nicht frei. Ein weiteres interessantes Merkmal des neuen Materials ist, dass es trotz seiner Krümmung von der Seite immer noch flach erscheint, da alle Kurven für das Auge völlig unsichtbar sind.
"Wenn der Vantablack gebogen wird, erwartet der Beobachter Dellen und Falten, sieht aber stattdessen die Illusion eines völlig dunklen Lochs im Weltraum", sagte der Co-Autor der Studie, Ben Jensen, der auch CTO bei Surrey Nanosystems ist.
Versuche, ein absolut dunkles Material herzustellen, wurden bereits mehr als einmal unternommen. So präsentierte 2008 ein Team des Rensselaer Polytechnic Institute Material, das nur 0,045% der Lichtwellen reflektierte, aber die Entwickler von Surrey Nanosystems konnten diesen Rekord brechen.
Der Name des Materials stammt von der Phrase Vertikal ausgerichtete NanoTube-Arrays (vertikal ausgerichtete Arrays von Nanoröhren) und dem Wort Schwarz (schwarz).
Werbevideo:
Die besonderen Eigenschaften des Materials spiegeln sich in seinem Namen wider. Die ersten beiden Silben von Vanta sind eine Abkürzung für vertikal ausgerichtete Kohlenstoffnanoröhren-Arrays, was "vertikal ausgerichtete Kohlenstoffnanoröhren-Arrays" bedeutet. Wissenschaftler haben Kohlenstoffnanoröhren in einem Labor auf Aluminiumfolie bei niedrigen Temperaturen gezüchtet. Es stellt sich heraus, dass sie dicht zusammengepackt sind, wodurch Licht in das Innere eindringen kann, aber sehr kleine Mengen - hauptsächlich Ultraviolett, Infrarot und Mikrowelle - werden von diesem "Wald" reflektiert.
Dieses superschwarze Material reduziert Streulicht und ist siebeneinhalb Mal besser als Kupfer bei Wärmeleitung und zehnmal haltbarer als Stahl. Daher hat es viele potenzielle Anwendungen, einschließlich als "Unsichtbarkeitskappe" für militärische Objekte, die versteckt werden müssen.
Es kann auch verwendet werden, um das Innere hochempfindlicher Teleskope zu beschichten, mit denen schwache und entfernte Objekte erkannt werden sollen. Schließlich kann es verwendet werden, um die Leistung von Sonnenkollektoren und Infrarotsensoren zu verbessern.
Mikroskopische Aufnahme der Vantablack-Struktur.
Das schwärzeste Vantablack®-Material basiert auf dem Niedrigtemperatursyntheseverfahren für vertikal ausgerichtete Kohlenstoffnanoröhren (VANTA) von Surrey NanoSystems. Die Vantablack®-Beschichtungstechnik eignet sich für eine Vielzahl von Materialien mit einer Größe von Mikrometern und mehr Es kann leicht mit Standardlithographietechniken kombiniert werden und ermöglicht bei Bedarf die Herstellung komplexer Muster.
Bisher konnten VANTA-Beschichtungen nur auf teure, sperrige Hochtemperaturlegierungen und hitzebeständige Materialien wie Silizium aufgebracht werden, sodass sie nicht für empfindliche Elektronik oder Materialien mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt verwendet werden konnten. Vantablack®, das schwärzeste Beschichtungsmaterial, zeichnet sich dadurch aus, dass es auf vielen temperaturempfindlichen Materialien (wie Aluminium) synthetisiert werden kann, die für terrestrische, Luft- und Weltraumanwendungen von großer Bedeutung sind. Nanostrukturiertes Vantablack® ist chemisch inert, hat eine hohe Beständigkeit gegen Stöße und Vibrationen und zeigt eine ausgezeichnete Stabilität, wenn es Hitze und der Umwelt ausgesetzt wird.
Das schwärzeste Material ist eine Anordnung vertikaler, eng beieinander liegender Kohlenstoffnanoröhren. Diese besondere Struktur bestimmt die einzigartigen Eigenschaften von Vantablack®, da es für Licht, das durch die "Krone" eines solchen Nanokohlenstoff- "Waldes" gelangt, äußerst schwierig ist, aus dieser Falle herauszukommen und von der Oberfläche eines solchen Materials reflektiert zu werden.
Vantablack® hat die höchste Wärmeleitfähigkeit und das niedrigste Masse-Volumen-Verhältnis aller Materialien, die für Anwendungen mit hohem Emissionsvermögen verwendet werden können. Es hat praktisch vernachlässigbare Entgasungs- und Partikelemissionen, wodurch eine Hauptverunreinigungsquelle in empfindlichen Bildgebungssystemen beseitigt wird. Es hält den mechanischen Belastungen eines Raketenstarts sowie Langzeitvibrationen stand und eignet sich ideal zum Auskleiden interner Komponenten wie Öffnungen, Leitbleche und optischer MEMS-Sensoren (Micro Electromechanical Systems).
Das schwärzeste Material hat vor allem in der optischen Instrumentierung praktische Anwendung gefunden: als Referenzquelle für Schwarzkörperstrahlung in empfindlichen Teleskopen, Satellitenkalibrierungssystemen, IR-Detektoren und zur Unterdrückung von Störungen durch Streustrahlung in optischen Systemen. Vantablack® kann auch für Militärfahrzeuge und Rüstungen verwendet werden, da diese insbesondere bei Nacht praktisch unsichtbar sind.
