¿Qué es el recubrimiento de diamante patentado?
Sabemos que, excepto los agujeros negros, todo en la Tierra reflejará la luz, pero la intensidad es diferente, pero mientras haya luz, básicamente podemos verla a simple vista. ¿Es esta pared como un agujero negro que puede tragar luz?
Los agujeros negros son objetos con una gravedad muy fuerte en el universo. Puede tragar toda la materia, incluida la luz. Debido a que no emite ni refleja luz, el agujero negro está rodeado de oscuridad, por eso se le llama agujero negro.
Los agujeros negros son la etapa final de la evolución estelar, y sus condiciones de formación son muy duras. Incluso el sol es demasiado pequeño para convertirse en un agujero negro. Al final de su vida, primero se convertirá en una gigante roja, que se tragará la mayor parte del planeta, incluida la Tierra, y luego comenzará a colapsar hacia adentro bajo la influencia de la gravedad. Debido a su pequeña masa y pequeña gravedad, sólo puede convertirse en una enana blanca.
La vida del sol dura al menos varios miles de millones de años. Tal vez los humanos se habrían extinguido en ese momento, o tal vez la tecnología había avanzado lo suficiente como para permitir que la Tierra abandonara el sistema solar, por lo que no había necesidad de preocuparse por el fin del mundo.
Aunque es imposible tener un agujero negro en la Tierra, los científicos pueden desarrollar nuevos materiales y el efecto de absorción de luz puede ser infinitamente cercano al de un agujero negro. Las paredes negras de la sala de exposiciones coreana de Hyundai también están recubiertas con un material absorbente de luz desarrollado por Surrey Nanosystems en el Reino Unido.
La abreviatura en inglés es Vantablack, que se traduce como VantaBlack, que significa una matriz de nanotubos de carbono dispuesta verticalmente.
Cuando apareció Vanhei, era conocida como la sustancia más negra de la Tierra y la sustancia más cercana a un agujero negro en el universo. Si se usa para hacer ropa, el usuario podría ser considerado un monstruo. Debido a que sólo se pueden ver la cabeza y las extremidades, el cuerpo está oscuro y vacío, e incluso no se puede ver el contorno del cuerpo.
En verano, usar ropa negra y estar al sol obviamente te hará sentir más calor. Usar ropa blanca te hará sentir mucho más fresco, porque cuanto más oscuro sea el objeto, más fuerte será su capacidad de absorción de luz.
La luz son en realidad fotones que se mueven a gran velocidad, y su velocidad alcanza los 300.000 kilómetros por segundo. Una vez que golpea un objeto, inevitablemente chocará y se reflejará con las partículas, y solo algunos de los fotones se convertirán en calor y se absorberán, a menos que el objeto negro sea difícil de detectar en un lugar oscuro.
Vantage Black también puede reflejar la luz, pero su superficie está hecha de nanotubos de carbono, que tienen sólo una décima parte del diámetro de un cabello humano. Si lo observa con un microscopio, encontrará que hay innumerables tubos negros verticales en su superficie. Estos pequeños nanotubos de carbono pueden cambiar la trayectoria de reflexión de la luz.
Cuando la luz ingresa a estos tubos, los nanotubos de carbono primero absorberán la mayor parte de la luz. Después de innumerables refracciones, los nanotubos de carbono convertirán gradualmente la luz restante en absorción de calor. Solo se puede reflejar una pequeña cantidad de luz. .
El principio parece simple. Por poner un ejemplo sencillo, si se vierte rápidamente una olla con agua sobre el suelo de cemento, salpicará al 100%. Si reemplazas el piso de cemento con pasto, solo salpicarán pequeñas gotas de agua. Y los nanotubos de carbono también tienen una conductividad térmica ultraalta, absorbiendo la luz como una esponja absorbiendo agua.
Así que Fanhei sólo puede reflejar el 0,35% de la luz y no puede observarse a simple vista. En 2014, alcanzó el Libro Guinness de los Récords como el más oscuro del mundo, pero ese récord lo batió un equipo del MIT en 2019.
El profesor Brian Wald del equipo declaró públicamente que han creado un material que es 65.438+00 veces más oscuro que el Vatican Black. Este material también está hecho de nanotubos de carbono, pero el diámetro de los nanotubos de carbono es sólo una quinta parte de un cabello humano, por lo que sólo puede reflejar el 0,005% de la luz, lo que lo convierte en el material más negro de la historia.
Al principio, el profesor Bryan no pensó en utilizar nanotubos de carbono para fabricar materiales extremadamente negros. Los nanotubos de carbono no sólo tienen una excelente conductividad térmica, sino también buenas propiedades mecánicas. Su densidad es sólo 1/6 de la del acero, pero su resistencia a la tracción es 100 veces mayor que la del acero y su dureza es equivalente a la del diamante.
Si otros materiales de ingeniería y nanotubos de carbono se convierten en materiales compuestos, pueden mostrar buenas propiedades de resistencia, elasticidad y resistencia a la fatiga, lo que mejorará en gran medida el rendimiento de los materiales compuestos.
Científicos rusos alguna vez colocaron materiales compuestos de nanotubos de carbono bajo una presión de agua de 1011 Mpa, lo que equivale a la presión de 10.000 metros en las profundidades del mar. Los nanotubos de carbono compuestos fueron aplastados por una tremenda presión y se recuperaron inmediatamente después de que se eliminó la presión. Esta buena tenacidad es un material excelente para fabricar resortes.
Además, los nanotubos de carbono son 10.000 veces más conductores que el cobre. Originalmente, el profesor Bryan planeó cultivar nanotubos de carbono en la superficie del aluminio para mejorar su conductividad eléctrica y sus propiedades térmicas, pero el aluminio forma una película de óxido en el aire y es muy resistente a la corrosión.
Y los óxidos generalmente tienen un efecto aislante y reducen la conductividad eléctrica y térmica del aluminio, por lo que se deben utilizar iones de cloro para corroer la superficie del aluminio. Esta técnica de grabado es común en el procesamiento de metales.
Los iones cloruro, debido a su pequeño radio y su fuerte capacidad de penetración, pueden penetrar fácilmente los diminutos poros de la película de óxido, alcanzar la superficie del metal de aluminio y formar compuestos solubles con él, cambiando la estructura del película de óxido, provocando su lenta erosión. Finalmente, el aluminio grabado se calienta en un microondas y los nanotubos de carbono se cultivan mediante deposición química de vapor.
Este método también se conoce como pirólisis de gases hidrocarburos. Los hidrocarburos gaseosos se descompondrán a una temperatura alta de 1000 para formar nanotubos de carbono, que se adhieren a la lámina de aluminio bajo la acción de partículas de catalizador.
El profesor Brian finalmente descubrió que la combinación de nanotubos de carbono y papel de aluminio logró el propósito experimental esperado y que la conductividad térmica y eléctrica del material compuesto mejoró significativamente. Pero lo más sorprendente fue que el material era increíblemente oscuro, por lo que se realizaron pruebas de reflectividad óptica.
Los resultados de las pruebas muestran que el material puede absorber el 99,995% de la luz incidente desde todos los ángulos, cifra que en el universo actual sólo es superada por los agujeros negros. No importa si su superficie es irregular o tiene otras características morfológicas, es invisible a simple vista, sólo un vacío de oscuridad.
El profesor Bryan y su equipo han patentado la tecnología, pero planean que los artistas la utilicen de forma gratuita para la creación de arte no comercial. Un hombre rico cubrió un diamante de 2 millones de dólares con nanotubos de carbono y aluminio, haciendo que el brillante diamante original pareciera completamente opuesto, por lo que se volvió negro y desapareció. Se tituló "La redención de las vanidades" y se exhibió en la Bolsa de Nueva York.
BMW también utilizó Van Gogh Black como pintura y diseñó especialmente un SUV X6 para exhibirlo. Ya sea de noche o de día, por muy fuerte que sea la luz que le apliques, casi siempre se ve negro. Si las ventanas, luces, etc. no son brillantes, incluso puedes pensar que el auto está pintado en la pared, porque no puedes ver los bordes ni las líneas de su superficie en absoluto.
Esto es gracias al diseñador, que le ha reservado un 1% de reflectancia de la luz, de modo que el contorno del coche es casi invisible, para no parecer un trozo de papel, lo que simplemente hace El coche luce lujoso y elegante, lleno de misterio y nobleza.
Sin embargo, este coche no se puede circular por carretera debido a limitaciones técnicas. El negro de Van Gogh, como pigmento, se desprende fácilmente. Si se cae, no hay forma de retocarlo. Y algunos internautas bromearon diciendo que la pintura de este auto probablemente sea más cara que el auto, por lo que solo puedes mirarla después de comprarlo.
Entonces, además de brindar el máximo efecto visual, ¿qué otros usos prácticos tiene este material ultranegro?
El astrofísico ganador del Premio Nobel John Mather dijo que este material ultranegro puede mejorar la sensibilidad de los instrumentos ópticos y puede eliminar la luz de interferencia emitida por las lentes de los telescopios espaciales.
Por ejemplo, el telescopio espacial infrarrojo que se está desarrollando en Estados Unidos tiene como misión principal realizar imágenes e investigaciones de campo amplio del cielo infrarrojo y resolver problemas básicos en los campos de la energía oscura y la astrofísica infrarroja. .
Sin embargo, este tipo de instrumento óptico espacial debe eliminar el deslumbramiento innecesario, por lo que es necesario diseñar un "escudo estelar" para bloquear la luz parásita en el espacio y resistir la alta temperatura generada por los lanzamientos de cohetes. Los nanotubos de carbono de lámina de aluminio son sin duda el mejor material básico para fabricar sombrillas que protejan las estrellas debido a su fuerte absorción de luz y resistencia a altas temperaturas.
Debido a que los nanotubos de carbono de papel de aluminio no pueden reflejar la luz y pueden ocultar las ondulaciones de los objetos, son un material de revestimiento de camuflaje ideal, por lo que tienen un gran espacio de aplicación en el campo de las armas militares. En 2020, Japón lanzó un pigmento negro con una tasa de absorción de luz del 99,4%, que puede lograr fácilmente planarización, sobrecarga, glaseado e incluso invisibilidad.
En segundo lugar, también tiene una excelente conductividad eléctrica y térmica, así como la capacidad de absorber fotones de manera eficiente, por lo que los nanotubos de carbono de papel de aluminio se pueden utilizar en sistemas de disipación de calor, transmisión de energía y nuevos campos de energía fotovoltaica.
Pero ya sea Vantage Black o nanotubos de carbono de papel de aluminio, actualmente es demasiado difícil salir del laboratorio, y mucho menos ponerlos en producción en masa.
Finalmente, en resumen, en la actualidad los materiales de nanotubos de carbono extremadamente negros todavía tienen problemas de dificultad de preparación y altos costos de producción, y no pueden promoverse y aplicarse rápidamente a las industrias relacionadas. Pero tiene amplias perspectivas de aplicación y merece más investigación por parte de los científicos.
Al igual que cuando se inventó la máquina de vapor, era costosa y la eficiencia no podía igualar el trabajo manual. Sin embargo, después de que Watt mejoró la máquina de vapor, la sociedad humana entró rápidamente en la civilización industrial.
Quizás algún día, cuando la tecnología sea más avanzada, los humanos podamos usar el "negro" para cambiar el mundo.