Китайські вчені створили надміцне ультра-чорне авто-покриття
У Китаї розробили нове ультра-чорне автомобільне покриття, яке поєднує нанотехнології з традиційною водною фарбою на основі вуглецевого пігменту. Отримане покриття настільки темне, що створює ефект «чорної діри» – майже повна відсутність відбитого світла, при цьому його можна наносити на кузови автомобілів звичайними методами.
Кольорові дослідження в Китаї підживлює бум попиту на чорні авто на внутрішньому ринку. Якщо раніше білі машини займали близько двох третин продажів, то зараз частка чорних автомобілів зросла майже до чверті. Це означає, що цього року на дороги країни виїдуть приблизно 7,5 млн нових чорних машин, що за масштабом перевищує сукупні національні ринки Європи та Північної Америки для виробників чорних фарб.
Чорні кузови в Китаї нині вважаються найпрестижнішими: саме цей колір сприймається як символ статусу та розкоші. У певному сенсі тут діє своя версія відомої фрази Генрі Форда – тільки тепер чим чорніше авто, тим краще.
Ще у 2019 році концепт-кар BMW X6 отримав покриття Vantablack і був названий «найчорнішим автомобілем у світі». Тоді використовували наношар із вертикально вирощених вуглецевих нанотрубок, який поглинав 99% світла. Але таке покриття виявилося надто крихким, дорогим і складним у нанесенні для масового використання в автопромі.
Новий китайський гібридний матеріал вирішує ці проблеми. Дослідники зі Шанхаю змішали високотехнологічне світлопоглинальне нанопокриття з більш традиційним вуглецево-чорним пігментом на водній основі. Важливо, що при цьому не втрачається ефект надглибокого чорного: покриття, за даними команди, поглинає 99,90% видимого світла, але вже може наноситися стандартним автомобільним розпиленням.
Команда продемонструвала модель автомобіля, повністю покриту новою суперчорною фарбою CB-CNT. Тести на водостійкість, вологостійкість і адгезію показали високу довготривалу стабільність, що робить матеріал значно практичнішим за попередні ультра-чорні рішення.
Ключем до ефекту є поєднання двох вуглецевих компонентів. У гібридному шарі пігментні частинки самовпорядковуються вздовж нанотрубок, формуючи мікрорельєф із піків і западин, які працюють як оптичні пастки. Разом із власною сильною здатністю вуглецевого чорного поглинати світло це дозволяє змішаному покриттю «забирати» понад 99% видимого спектра.
Технологічною основою виступає масив Vertically Aligned Carbon Nanotube (VACNT) – так званий «ліс» вуглецевих нанотрубок. Це покриття створюється на нанорівні: мільярди трубок щільно стоять перпендикулярно до поверхні, утворюючи пористу структуру, яка захоплює від 98% до 99,9% світла в ультрафіолетовому, видимому та дальньому інфрачервоному діапазонах.
Ідея «абсолютно чорного» матеріалу давно хвилює науковців і митців. У 2014 році британська компанія Surrey NanoSystems представила Vantablack – покриття з вертикально вирощених вуглецевих нанотрубок, яке надавало об’єктам майже двовимірного вигляду. Воно стало відомим після того, як художник Аніш Капур отримав ексклюзивні права на його художнє використання, а згодом ту ж технологію застосували для зменшення відблисків у надчутливому космічному телескопі.
Однак для автомобільної індустрії Vantablack виявився занадто делікатним і дорогим. Коли BMW показала свій X6 із таким покриттям, багато хто сумнівався, що технологія дійде до конвеєра. Нова китайська розробка, навпаки, орієнтована саме на масове застосування: її можна наносити звичайними лініями фарбування кузовів, а випробування на вологість, водостійкість і зчеплення з основою вона проходить успішно.
За словами хіміка-дослідника з підрозділу Color Technology, Group Core R&D Shanghai компанії Nipsea Group Чживея Лю, в Китаї колір автомобіля став одним із ключових чинників вибору. Глибокі чорні відтінки традиційно вважаються преміальними та «фірмовими» для люксових моделей завдяки їхній виразній, елегантній візуальній присутності.
Автовиробники, за його словами, активно шукають «масово придатні ультра-чорні покриття з екстремальною чорністю». У майбутньому команда планує поєднати новий гібридний матеріал із технологією gradient refractive index (GRIT) – створення градієнтних шарів у товщі покриття, які ще більше знижують відбиття та посилюють поглинання світла.
Дослідження опубліковано в журналі Matter & Light. Експерти зазначають, що на рівні настільки глибокої чорності головною проблемою стає навіть не створення матеріалу, а точне вимірювання його оптичних властивостей: деякі ультра-чорні покриття вже наближаються до так званих «чотирьох дев’яток» – 99,99% поглинання світла.
