Czarniejszy niż czarny – nowe odkrycie inżynierii materiałowej

Czarniejszy niż czarny – nowe odkrycie inżynierii materiałowej

Naukowcom z Polytechnic Rensselaer Institute i Rice University udało się opracować najczarniejszy materiał jaki kiedykolwiek wytworzył człowiek. Materiał ten składający się cienkiej warstwy złożonej z szeregów pionowo usytuowanych węglowych „nanorurek” absorbuje więcej niż 99.9% padającego na niego promieniowania świetlnego. Ze względu na swoje doskonałe własności materiał może znaleźć zastosowanie m.in. w branży solarnej i elektrooptyce. Naukowcy, którzy wytworzyli nowy materiał zgłosili swoje odkrycie do Księgi Rekordów Guinessa.

„To jest fascynująca technologia - nasze odkrycie pozwoli zwiększyć sprawność absorpcji światła jak również sprawność konwersji promieniowania na energię elektryczną w pełnym zakresie pasma” – powiedział szef projektu, Shawn-Yu Lin, profesor fizyki z Rensselear Polytechnic. „Kluczową rolę dla tego odkrycia stanowi znalezienie sposobu na wytworzenie długich, niezwykle porowatych, pionowo uszeregowanych węglowych nanorurek, które ograniczają odbicia a prze to zwiększają absorpcję”.

Wszystkie materiały od papieru do wody, powietrze, plastik odbijają pewną część światła. Naukowcy już dawno przewidywali znalezienie idealnego materiału, który byłby w stanie absorbować światło w pełnym zakresie kolorów, bez zdolności odbijania. Jak dotychczas wszelkie doświadczenia skonstruowania takiego materiału z zerowym współczynnikiem odbicia kończyły się niepowodzeniami.

Całkowity współczynnik odbicia od powierzchni pokrytej czarną farbą wynosi od 5 do 10%. Najciemniejszy materiał jaki uzyskano przed odkryciem naukowców pod nadzorem profesora Lina posiadał współczynnik odbicia w granicach 0.16 do 0.18% i wykorzystano w nim warstwę ze stopu niklowo-fosforowego. Nowo odkryty materiał posiada niezwykle niski współczynnik odbicia wynoszący 0.045%.

Według profesora Lina warstwa materiału luźno wypełniona węglowymi nanorurkami, zwierająca mnóstwo szczelin i zakamarków, które „chwytają” światło nadaje nowemu materiałowi unikatowe właściwości. Nowy materiał nie tylko słabo odbija światło ale również silnie je absorbuje. Te dwie cechy sprawiają, że nowy materiał może stać się idealnym kandydatem na tzw. „super czarny przedmiot”.

Zespół naukowców testował próbki nowego materiału w szerokim zakresie promieniowania widzialnego a uzyskany rezultat wykazał, że całkowita zdolność odbijania światłą pozostaje niezmienna.

Interesujący jest również fakt, że współczynnik odbicia zastosowanego materiału jest dwa rzędy wielkości niższy niż przy zastosowaniu węgla szklistego, jest to niezwykłe zjawisko, bo w obu przypadkach zastosowano ten sam materiał bazowy - węgiel.
Projekt badań nad nowym materiałem został sfinansowany m.in. przez amerykański Departament ds. Energetyki.

(am)