Ponekad je za jasno gledanje potrebna potpuna crna boja. Za astronomiju i preciznu optiku, uređaji za premazivanje crnom bojom mogu smanjiti zalutalu svetlost, poboljšati slike i poboljšati performanse. Za najnaprednije teleskope i optičke sisteme, svako malo je važno, pa njihovi proizvođači traže najcrnje crne boje da ih oblože.
U časopisu Vacuum Science & Technology A, istraživači sa Univerziteta u Šangaju za nauku i tehnologiju i Kineske akademije nauka razvili su ultracrni tankoslojni premaz za legure magnezijuma za vazduhoplovstvo. Njihov premaz apsorbuje 99,3% svetlosti dok je dovoljno izdržljiv da preživi u teškim uslovima.
Za teleskope koji rade u vakuumu svemira, ili optičku opremu u ekstremnim okruženjima, postojeći premazi često nisu dovoljni.
„Postojeći crni premazi poput vertikalno postavljenih ugljeničnih nanocevi ili crnog silicijuma ograničeni su krhkošću“, rekao je autor Iunzhen Cao. „Takođe je teško za mnoge druge metode premaza da nanesu premaze unutar cevi ili na druge komplikovane strukture. Ovo je važno za njihovu primenu u optičkim uređajima jer često imaju značajnu zakrivljenost ili zamršene oblike.“
Da bi rešili ove probleme, istraživači su se okrenuli taloženju atomskog sloja (ALD). Ovom tehnikom izrade zasnovanom na vakuumu, meta se postavlja u vakuumsku komoru i uzastopno izlaže određenim vrstama gasa, koji prianjaju na površinu objekta u tankim slojevima.
„Jedna velika prednost ALD metode leži u njenoj odličnoj sposobnosti pokrivanja koraka, što znači da možemo da dobijemo ujednačenu pokrivenost filmom na veoma složenim površinama, kao što su cilindri, stubovi i rovovi“, rekao je Cao.
Da bi napravio svoj ultracrni premaz, tim je koristio naizmenične slojeve titanijum karbida dopiranog aluminijumom (TiAlC) i silicijum nitrida (SiO 2 ). Ova dva materijala rade zajedno kako bi sprečili da se skoro sva svetlost reflektuje od obložene površine.
„TiAlC je delovao kao apsorbujući sloj, a SiO 2 je upotrebljen za stvaranje antirefleksne strukture“, rekao je Cao. „Kao rezultat toga, skoro sva upadna svetlost je zarobljena u višeslojnom filmu, postižući efikasnu apsorpciju svetlosti.“
U testovima, tim je pronašao prosečnu apsorpciju od 99,3% u širokom opsegu svetlosnih talasnih dužina, od ljubičaste svetlosti na 400 nanometara pa sve do skoro infracrvene na 1.000 nanometara. Koristeći poseban sloj barijere, čak su naneli svoj premaz na legure magnezijuma, koje se često koriste u vazduhoplovstvu, ali lako korodiraju.
„Štaviše, film pokazuje odličnu stabilnost u nepovoljnim okruženjima i dovoljno je čvrst da izdrži trenje, toplotu, vlažne uslove i ekstremne promene temperature“, rekao je Cao.
Autori se nadaju da će se njihov premaz koristiti za poboljšanje svemirskih teleskopa i optičkog hardvera koji rade u najekstremnijim uslovima i rade na daljem poboljšanju njegovih performansi.
„Sada kada film može da apsorbuje preko 99,3% dolaznog vidljivog svetla, nadamo se da ćemo još više proširiti njegov opseg apsorpcije svetlosti kako bismo uključili ultraljubičaste i infracrvene regione“, rekao je Cao.
