Насколько глубоким может быть черный цвет? Давайте проверим. Британской компанией было создано вещество, которое является самым черным материалом в мире и называется оно - вантаблэк. До этого времени такая разновидность никому не была известна. Это изобретение раз и навсегда поменяло представление людей о нашей Вселенной. Что это за материал? Какими он обладает свойствами? Где его можно использовать? Об этом загадочном и уникальном изобретении и пойдет речь в статье.
История открытия
Попытки создания абсолютного черного вещества предпринимались учеными со всего мира неоднократно. Впервые такой материал был представлен на суд публике в 2008 году. Он отражал 0,045 волн светового спектра. В июле 2014 года ученые из Великобритании представили самый черный материал на свете – вантаблэк, показатели светоотражения которого составили – 0,036.
Состав
Новооткрытое вещество способно поглощать 99,9 % света, радиоволн и микроволн. Исследованиями свойств и характеристик вантаблэка занимались ученые из Великобритании под руководством Дженсона Бена.
Вантаблэк создан из совокупности нанотрубок углерода. Что это значит? Если человеческий волос расчленить на 10 тысяч слоев – один из них и представляет собой размер одной такой нанотрубки углерода. Общий состав вещества можно представить в виде заросшего травой поля, попавшая частичка света отскакивает от одной травинки к другой. Эти травинки поглощают свет, отражая лишь малую его часть.
Технология создания таких трубок не новая, но Дженсону и его команде удалось найти новаторские способы их применения. Они изобрели способ соединения их с материалами, которые используют в современных спутниках и телескопах. Самым распространенным в быту подобным материалом является алюминиевая фольга.
Использование вантаблэка в телескопах и спутниках поможет сделать снимки Вселенной и земного шара более четкими, чем они были раньше. Дело в том, что внутри устройства присутствует рассеянный свет, что приводит к увеличению шумов, в результате чего снимки не получаются четкими. Использование самого черного материала внутри телескопа для покрытия перегородок и пластин диафрагмы, приведет к уменьшению рассеивания света. Это улучшит качество космических снимков.
С точки зрения физической науки, создать материал, который может поглощать 100 % света, невозможно. Следовательно, изобретение вантаблэка (самый черный материал на планете) можно смело назвать прорывом в науке на грани фантастики.
Процесс создания
Разработчики не разглашают подробную информацию о процессе создания самого черного материала. Известно только то, что для основы были взяты нанотрубки, которые выращивают при температуре боле 430 ºС в специальной камере-лаборатории. Материал состоит из миллиона таких фрагментов, толщина которых 20 нанометров ( в 1 см2 вантаблэка содержится около 1 миллиарда нанотрубок). Свет, попадая между трубок, отражается между ними и не имеет возможности выйти наружу, что создает эффект абсолютной черноты. Такой же процесс можно наблюдать, если представить, что прогуливаешься по лесу, в котором высота деревьев 3-4 км. В таком месте нижние ярусы не будут видеть солнечного света никогда.
Были проведены опыты с новым самым черным материалом на свете. На поверхность воды опускали алюминиевый диск, который не тонул, и оставался абсолютно сухим, когда его вытаскивали из жидкости. Это объясняется тем, что у материала низкая энергия поверхности. Это позволяет ему держаться на поверхности.
Характеристики
Итак, какой самый черный материал, существующий в настоящее время в мире? Конечно, это вантаблэк. В настоящее время учеными были усовершенствованы свойства этого материала. Новое вещество назвали вантаблэк 2. Коэффициент его светоотражения пока определить невозможно, так как не существует еще таких приборов, но он близок к нулю.
Специалисты наглядно продемонстрировали оптические свойства вещества. Эта субстанция с необычным покрытием создает иллюзию бездонной пустоты. Свет, попадая в область черного тела вещества, пропадает с поля зрения. Ученые объясняют это явления тем, что рассеивание фотонов света происходит между бесчисленными нанотрубками, частицы света отражаются неимоверное количество раз и постепенно поглощаются элементами материала.
Уникальные особенности
Уникальными особенностями самого черного материала является то, что кроме светового спектра, поглощаются ультрафиолетовые, инфракрасные и электромагнитные волны.
Но на этом уникальность его не заканчивается, он обладает следующими показателями и характеристиками:
- экстремальная гидрофобность;
- способность держаться на воде;
- уникальная прочность (в 10 раз выше, чем у стали);
- высокая степень теплопроводности (в 7,5 раз выше, чем у меди);
- высокая устойчивость к перепадам температур, а также к экстремально низким и высоким температурам.
Реакция человеческого глаза на материал
Интересной для ученых оказалась и реакция человеческого глаза на самый черный материал на земле. Благодаря тому, что практически отсутствует отраженный свет, мозг воспринимает это не как черный предмет, а как провал в черную дыру или бездну, как двухмерную черноту. Как это понимать? Человек, который смотрит на вантаблэк, не воспринимает его как нечто материальное. Его мозг сообщает, что это какой-то провал или дыра.
Этот эффект материала заинтересовал ученых, но больше всего это вызвало интерес у художников и скульпторов, которые заявили, что это вещество будет очень эффектно смотреться при изображении космоса.
Возможные сферы применения
вантаблэк и вантаблэк 2 - это уникальные вещества, аналогов которым нет в мире. Они рассматриваются как перспективный материал, который можно применять во многих сферах деятельности человека.
- Военная отрасль. Он может выступать как маскировочный материал, которым не будет равных. Свойства этого вещества – это просто находка для военных. Любые виды техники можно скрыть от глаз противника с помощью защитных экранов, изготовленных по новейшей технологии. Конечно, ученые до конца не озвучивают перспективы и возможности использования этого материала в военном деле, ссылаясь на его высокую стоимость.
- Потребительская сфера. Многие дизайнеры с мировым именем, заинтересовались новым сверхчерным материалом. Они предрекают моду на одежду и ювелирные украшения с покрытием из него. Насколько это будет модно и востребовано еще предстоит выяснить. Но точно ясно, что это будет изысканно и не дешево. В настоящее время модельеры и дизайнеры создали толстовки, которые покрыты вантаблэком, конечно стоимость этих моделей очень высокая, а условия ношения ее пока до конца не выяснены.
- Искусство. К новому материалу проявили чрезмерный интерес художники и скульпторы. Первым, кто заинтересовался им, был Капур Аниш. Он же и стал первым скульптором, который получил права на использование в своих произведениях этого уникального материала. Применение вантаблэка стало принципиально новым и интересным направлением в современном искусстве.
- Наука и техника. Свойства этого материала, позволяют использовать его при создании высокоточных оптических приборов, которые могут использоваться как на земле, так и в космосе. Он может помочь усовершенствовать телескопы, предназначенные для наблюдения за дальними объектами: черными дырами, звездами. Материалом можно покрывать сверхчувствительные элементы микроскопических электромеханических и электронных устройств.
Вместо заключения
Конечно, это не весь спектр всевозможных областей применения вантаблэка. Его свойства продолжают изучать ученые. Однако, уже сейчас можно уверенно сказать, что это прорыв в науке фантастического масштаба, который навсегда изменит наше представление о Земле и космосе.
