صناعة

Vantablack: أحلك مادة في العالم

Vantablack: أحلك مادة في العالم

أنتجت Vantablack ، التي تم إنشاؤها وهندستها إلى ما يقرب من الكمال بواسطة Surrey Nanosystems ، مادة مظلمة للغاية ، لا يمكن اكتشافها تقريبًا.

الاسم يقف ل الخامسبصراحة أمنحرف نانورأوبي أrray black وهو حاليًا أحلك مادة في العالم. يقول مبتكرو Vantablack إن المادة مبطنة بمليارات من "الأنابيب النانوية الكربونية ذات نسبة العرض إلى الارتفاع (CNTs) المحاذاة والمتباعدة بشكل متساوٍ".

تسمح المادة للفوتونات ، أو غيرها من الإشعاع ، بالمرور بين الأنابيب النانوية الكربونية حيث تتسبب الأنابيب في انعكاس الإشعاع (الضوء أو غيره) بشكل متكرر حتى يتم امتصاص كل الإشعاع تقريبًا وتحويله إلى حرارة. لا يمكن اكتشاف الحرارة الناتجة تقريبًا حيث يتم توصيلها بسرعة إلى الركيزة الأساسية ثم تبددها. يتم توزيع ترتيب أنابيب Vantablack على المواد بكثافة مادية منخفضة وتراكم فقط 0.05% من الطلاء. كنتيجة مباشرة ، تصل كمية صغيرة من الإشعاع الساقط إلى الأجزاء العلوية من الأنابيب ، وبالتالي تقلل كمية الإشعاع التي يمكن أن تنعكس مرة أخرى على المراقب.

بينما تمتص الطبقة السابقة 99.965٪ ضوء (الطول الموجي 750 نانومتر) ، متغير جديد يمتص الكثير من الضوء ، الأدوات المستخدمة لقياس الضوء لم تكن حساسة بما يكفي للكشف عنها أي ينعكس الضوء.

تدعي Surrey Nanosystems أن المادة لها صفات استثنائية مع

"امتصاص الأشعة فوق البنفسجية والمرئية والأشعة تحت الحمراء - يعمل الامتصاص من الأشعة فوق البنفسجية (الطول الموجي 200-350 نانومتر) ، من خلال الطيف المرئي (350-700 نانومتر) وطيف الأشعة تحت الحمراء البعيدة (> 16 ميكرون) ، بدون ميزات طيفية. "

يتكون تكوين الأنابيب النانوية الكربونية من هياكل مجوفة تم إنشاؤها من صفائح كربون بسمك ذرة واحدة أو أكثر. كما أن الأنابيب النانوية رفيعة بشكل لا يصدق ، وتصل فقط واحد على خمسين من المليون (!) قطرها متر. تعتبر صفات المادة جذابة للهياكل الهندسية التي تتطلب انعكاسية منخفضة وانبعاثية عالية. ومع ذلك ، فإن قدرتها الرائعة على امتصاص الضوء ليست الخاصية المرغوبة الوحيدة.

نظرًا للترتيب المتشتت للغاية للأنابيب ، مما يسمح بأكثر من 99% من المساحة الخالية ، المادة خفيفة للغاية. ومع ذلك ، فهي أيضًا فعالة بشكل لا يصدق تتطلب طلاءًا نموذجيًا حولها من 20 إلى 30 ميكرون لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة. يزن متر مربع واحد فقط 2.5 جرام.

يتميز الطلاء و CNTs بداخله بمعامل مرونة عالي يسمح للمادة بالانحناء والانثناء بدرجة كبيرة. تشكل المرونة مادة قوية قادرة على الاحتفاظ بدرجة عالية من الوظيفة في البيئات القاسية التي تحتوي على الصدمات والاهتزازات.

كما أن روابط الأنابيب النانوية الكربونية بالركيزة قوية بشكل لا تشوبه شائبة ، مما يمنحها قدرة تحمل عالية للدوران الحراري أو الصدمات أو الاهتزازات. في تجربة حيث تم غمر المادة في النيتروجين السائل عند -196 درجة مئوية ثم نقل إلى ملف 300 درجة مئوية صفيحة ساخنة في الهواء ، لم يلاحظ أي تأثير تقريبًا مع عدم وجود تغييرات في خصائص الأنابيب النانوية الكربونية. نتيجة لتحمله العالي ، لا توجد غازات خارجية تقريبًا. يعتبر Vantablack أيضًا شديد الكراهية للماء بشكل مدهش ، وهو على عكس معظم الطلاءات السوداء الأخرى. حتى عند غمرها في الماء ، لا يؤثر على الخصائص البصرية.

من المحتمل أن يشهد التطبيق السائد للمادة درجة عالية من الاستخدام داخل الصناعات الفضائية حيث تظل المكونات عرضة لدرجات عالية من التدوير الحراري والصدمات الميكانيكية والاهتزاز والتعرض للفراغ العالي. يمتص Vantabalck بسهولة كل الضوء تقريبًا ليس فقط عبر الأطياف المرئية ولكن أيضًا عبر أطياف الأشعة تحت الحمراء. هذا بالإضافة إلى قدرتها الرائعة على التوافق والترابط بسهولة مع سبائك الألمنيوم تجعلها المرشح الأعلى للأدوات والحرف الفضائية.

يجري تطبيق هذه المادة حاليًا على العديد من الأدوات والمكونات المرتبطة بالفضاء مع استمرار المزيد من التطوير والبحث.

راجع أيضًا: مادة جديدة لذا فهي سوداء لا يمكن قياسها

بقلم مافريك بيكر


شاهد الفيديو: 2020 Mercedes GLE Coupe VS 2020 BMW X6 (ديسمبر 2021).