ساخت اَبَرسیاه‌ترین پوشش با جذب ۹۹ درصدی نور

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینیزینگ، برای عکاسی به نور خوب نیاز دارید، اما برای تلسکوپ‌های پیشرفته و تجهیزات نوری که در محیط‌های دشوار کار می‌کنند، به دستگاه‌های پوشش دهنده سیاه رنگ نیاز است که نور سرگردان را کاهش داده، تصاویر را بهبود بخشد و ماندگاری بالایی داشته باشد.

اکنون گروهی از دانشمندان دانشگاه علم و فناوری شانگهای و آکادمی علوم چین، نوعی پوشش لایه‌ای نازک فوق العاده سیاه را برای آلیاژ‌های منیزیومی درجه هوافضا ابداع کرده اند.

این پژوهشگران می‌گویند با توجه به روند روزافزون توسعه مواد برای جذب انرژی خورشیدی، مدیریت حرارتی، و سرکوب نور سرگردان در دستگاه‌های نوری، تقاضا برای پوشش‌های فوق سیاه بسیار افزایش یافته است.

یک پوشش فوق سیاه کامل می‌تواند تقریبا تمام نور ورودی را بدون توجه به زوایای ورود جذب کند.

گفته می‌شود انواع مختلفی از پوشش‌های سیاه ساخته شده اند از جمله مواد مبتنی بر کربن و سیلیکون سیاه با ساختار‌های سطحی منحصر به فرد، اما ساختار آنها بسیار شکننده است.

این پوشش جدید فوق سیاه ۹۹.۳ درصد نور را جذب می‌کند در عین حال به اندازه کافی بادوام است تا در شرایط سخت جان سالم به در ببرد. در مقابل، نمونه‌های فعلی به دلیل شکنندگی، محدود هستند.

در بسیاری از روش‌های پوشش دهی، اعمال پوشش‌ها در داخل یک لوله یا روی سازه‌های پیچیده دشوار است، زیرا اغلب دارای منحنی‌ها یا الگو‌های پیچیده اند. پژوهشگران چینی این مشکل را با روش‌های تولید مبتنی بر خلاء حل کردند.

آنها می‌گویند هدف در یک محفظه خلاء، به طور متوالی در معرض انواع خاصی از گاز قرار می‌گیرد که در لایه‌های نازک به سطح جسم می‌چسبند، به این معنی که می‌تواند پوشش یکنواختی را روی سطوح بسیار پیچیده به دست آورد.

این گروه برای ساخت پوشش فوق سیاه خود از لایه‌های متناوب کاربید تیتانیوم دوپ شده با آلومینیوم (TiAlC) و نیترید سیلیکون (SiO۲) استفاده کردند. TiAIC به عنوان یک لایه جاذب عمل می‌کند، در حالی که SiO۲ یک ساختار ضد انعکاس دارد. بنابراین، ترکیب این دو ماده می‌تواند تقریبا از بازتاب نور از سطح پوشش داده شده جلوگیری کند.

آنها حتی پوشش خود را بر روی آلیاژ‌های منیزیم مورد استفاده در کاربرد‌های هوافضا که به راحتی خورده می‌شود، اعمال کردند. در این مورد، پوشش برای تحمل اصطکاک و تغییرات شدید دما، پایدار و محکم بود.

محققان دریافتند، این پوشش قدرتمند فوق سیاه، راه حل موثری برای دستیابی به خواص جذب پهنای باند بر روی انحنای بزرگ یا سطوح نامنظم قلمداد می‌شود که نوید بخش کاربرد‌های مختلف مانند رصد نجومی و مهندسی اپتیک دقیق است.

پژوهشگران چینی می‌گویند: اکنون که این پوشش می‌تواند بیش از ۹۹.۳ درصد از نور مرئی ورودی را جذب کند، امیدواریم که محدوده جذب نور آن را حتی بیشتر گسترش دهیم تا مناطق فرابنفش و مادون قرمز را نیز در بر گیرد.

نتایج این پژوهش در نشریه Journal of Vacuum Science and Technology منتشر شده است.