Νέα υπερ-μαύρη βαφή αυτοκινήτων CB-CNT απορροφά το 99,9% του φωτός!

Σύνοψη

• Ερευνητές της εταιρείας Nipsea Group στη Σιγκαπούρη δημιούργησαν μια νέα «υπερ-μαύρη» βαφή (ultra-black coating) που απορροφά κατά μέσο όρο το 99,9% των μηκών κύματος του ορατού φωτός.
• Η σύνθεση βασίζεται στην αλληλεπίδραση αιθάλης και νανοσωλήνων άνθρακα (CB-CNT), επιτυγχάνοντας ελάχιστη ανακλαστικότητα (περίπου 0,08%).
• Σε αντίθεση με τις παλαιότερες υλοποιήσεις όπως το Vantablack, η νέα επίστρωση παρουσιάζει αξιοσημείωτη αντοχή σε ακραίες συνθήκες υγρασίας (95%) και θερμότητας (40°C), περνώντας επιτυχώς τα τεστ προσκόλλησης για χρήση στην αυτοκινητοβιομηχανία.
• Για την αποφυγή του επικίνδυνου φαινομένου όπου τα αντικείμενα φαίνονται εντελώς επίπεδα, η βαφή καλύπτεται από ένα γυαλιστερό επίστρωμα που διατηρεί τις τρισδιάστατες λεπτομέρειες των οχημάτων.
• Στόχος της τεχνολογίας είναι κυρίως η κατηγορία των υπερπολυτελών οχημάτων.

Η εξέλιξη της βιομηχανίας χρωμάτων για την αυτοκίνηση επικεντρώνεται πλέον στην ενίσχυση της οπτικής έντασης. Η ερευνητική ομάδα του Zhiwei Liu από το τμήμα R&D της Nipsea Group εστίασε στη χημική συμπεριφορά των νανοσωλήνων άνθρακα όταν συνδυάζονται με τη συμβατική αιθάλη, μια σύνδεση που δημιουργεί ένα πυκνό δίκτυο που δεν επιτρέπει στα φωτόνια να ανακλαστούν πίσω στο μάτι του παρατηρητή. Πρακτικά, η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία του ορατού φάσματος εισέρχεται στη δομή και μετατρέπεται σε ελάχιστη θερμότητα, καταργώντας κάθε οπτική αντανάκλαση.

Η υπερ-μαύρη βαφή αξιοποιεί μια χημική αλληλεπίδραση μεταξύ αιθάλης και νανοσωλήνων άνθρακα (CB-CNT), έτσι ώστα τα σωματίδια να ευθυγραμμίζονται δημιουργώντας μια μοναδική δομή παγίδευσης του φωτός. Το αποτέλεσμα είναι η απορρόφηση του 99,9% της ορατής ακτινοβολίας, αφήνοντας μια ελάχιστη ανακλαστικότητα της τάξης του 0,08%, αποδίδοντας το απόλυτο μαύρο χρώμα στις επιφάνειες.

Η έρευνα καταδεικνύει ότι οι τεχνικές ιδιότητες αυτού του μείγματος προσφέρουν ανώτερη ικανότητα απορρόφησης φωτός σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μαύρες βαφές που χρησιμοποιούνται μέχρι σήμερα στα οχήματα μαζικής παραγωγής. Για τους καταναλωτές που αναζητούν την απόλυτη πολυτέλεια, οι βαθιές μαύρες αποχρώσεις αποτελούν βασικό κριτήριο αγοράς, καθώς προσφέρουν οπτικό βάθος και επιβλητική παρουσία στον δρόμο.

Η σύγκριση με το γνωστό Vantablack

Πίσω στο 2019, η BMW πειραματίστηκε με το Vantablack, ένα υλικό της βρετανικής Surrey NanoSystems, εφαρμόζοντας το στο πρωτότυπο μοντέλο X6. Το αποτέλεσμα ήταν ένα όχημα που έμοιαζε δισδιάστατο, καθώς η απουσία αντανακλάσεων καταργούσε τις ακμές και τις σχεδιαστικές λεπτομέρειες. Ωστόσο, το Vantablack δεν έφτασε ποτέ στην εμπορική παραγωγή αυτοκινήτων λόγω της εξαιρετικής του ευπάθειας. Οι κάθετα ευθυγραμμισμένοι νανοσωλήνες άνθρακα του Vantablack (με ανακλαστικότητα 0,05%) καταστρέφονται εύκολα από την τριβή και είναι ευαίσθητοι στις καιρικές συνθήκες.

Αντιθέτως, η υλοποίηση της Nipsea ξεπερνά το εμπόδιο της αντοχής. Οι δοκιμές έδειξαν ότι τα πάνελ που καλύφθηκαν με το υλικό CB-CNT άντεξαν σε θερμοκρασίες 40 βαθμών Κελσίου, παρέμειναν βυθισμένα στο νερό για 10 ημέρες και εκτέθηκαν σε περιβάλλον με 95% υγρασία για 14 ημέρες, χωρίς να εμφανίσουν σημαντικά οπτικά ελαττώματα. Επιπλέον, πέρασαν με επιτυχία τα αυστηρά τεστ προσκόλλησης που απαιτούνται από τους κατασκευαστές αυτοκινήτων πριν δοθεί η έγκριση για μαζική εφαρμογή σε εργοστασιακή κλίμακα. Αν και η ανακλαστικότητά της (0,08%) είναι ελαφρώς υψηλότερη από του απόλυτου Vantablack (0,05%), η δομική της σταθερότητα την καθιστά την πρώτη ρεαλιστική επιλογή για εμπορική χρήση.

Γυαλιστερό φινίρισμα: Ζήτημα ασφάλειας και αισθητικής

Όταν ένα αντικείμενο δεν ανακλά καθόλου φως, ο ανθρώπινος εγκέφαλος αδυνατεί να αντιληφθεί το βάθος και τις καμπύλες του, μεταφράζοντας το ως ένα επίπεδο κενό. Αυτό το φαινόμενο της «οπτικής μαύρης τρύπας» αποτελεί σοβαρό κίνδυνο για την οδική ασφάλεια, καθώς ένα όχημα με ματ υπερ-μαύρη βαφή θα ήταν πρακτικά αόρατο κατά τη διάρκεια της νύχτας και δυσδιάκριτο ακόμη και την ημέρα υπό συγκεκριμένες γωνίες φωτισμού.

Για να διασφαλιστεί η συμμόρφωση με τους κανονισμούς ασφαλείας, αλλά και για να μην αλλοιωθεί ο εξωτερικός σχεδιασμός του αυτοκινήτου, οι ερευνητές πρόσθεσαν ένα ειδικό γυαλιστερό εξωτερικό στρώμα. Αυτή η διάφανη επίστρωση επιτρέπει στο φως να δημιουργήσει τις απαραίτητες αντανακλάσεις στις ακμές του αμαξώματος, επαναφέροντας την τρισδιάστατη υπόσταση του οχήματος. Παράλληλα, το κάτω στρώμα της χρωστικής διατηρεί την αίσθηση του άπειρου βάθους, προσφέροντας το πολυτελές αποτέλεσμα χωρίς να θέτει σε κίνδυνο τους υπόλοιπους οδηγούς.

Διαθεσιμότητα

Η εξέλιξη της βαφής από την ασιατική εταιρεία στοχεύει άμεσα στην ακμάζουσα αγορά της Κίνας, όπου οι χρωματικές επιλογές θεωρούνται άμεση ένδειξη κύρους. Ωστόσο, η εφαρμογή της τεχνολογίας αναμένεται να περάσει ταχέως και στους Ευρωπαίους κατασκευαστές (ιδίως σε γερμανικές και βρετανικές μάρκες υπερπολυτελών αυτοκινήτων).