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【世界一】恐ろしく「黒い」物質が生まれる!【宇宙技術に応用】

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本記事は、Researchers Create World’s Darkest Material | The New Blackest Black
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約2分6秒

・この度開発された真っ黒な新素材は、あらゆる角度から入射する光の 99.995% 以上を吸収するそうです。

・これまでの最高記録であるヴェンタブラック の10 倍の暗さに相当します。

 

2014 年、科学者たちは赤外線、可視光、紫外線の 99.96% を吸収できる世界で最も暗い物質を編み出しました。以前ヴェンタブラック (垂直配向カーボンナノチューブアレイ) と呼ばれる素材は、英国のシューレイナのシステムという業者によって開発されました。何年にもわたって、同社は高度な化学蒸着プロセスを駆使して素材の黒さを極めてきました。現在のバージョンの素材は超疎水性で、以前のものより赤外線吸収に優れています。

 

最近、MIT の研究者が最新バージョンのヴェンタブラックよりも約 10 倍暗い「最も黒い」素材を考案しました。入射光の少なくとも 99.995% を吸収し、これは記録上最も暗い素材になります。アルミホイルのような表面に、垂直に整列したカーボンナノチューブ (炭素の小さな糸) でできています。

 

研究チームは、ニューヨーク証券取引所の展示会で資料を展示しました。16.78 カラットの天然イエロー ダイヤモンド (200 万ドル以上の価値) を、その真っ黒な物質で覆いました。

 

その姿は不気味でした。

 

ダイヤモンドは、ほぼ光のない黒い物体として見えます。その新素材にさらされると、宝石は一見すべての反射を奪われ、平らになってブラック ホールのような物体になり、そこからは影も光も発せられることはありませんでした。

 

 

偶然の発見から生まれた物質

研究者は、黒色の材料を開発するつもりはありませんでした。彼らは熱的および電気的特性を強化するため、導電性材料にカーボンナノチューブを加えようとしていました。アルミニウムホイルのような表面にカーボン ナノチューブを加えようとしたとき、問題が起こりました。表面が外気と接触するたびに酸化物の層が形成されてしまうことでした。

 

このアルミニウムの酸化により、ホイルとナノチューブの間に厄介な化学的バリアが形成されました。この酸化物を除去するため、研究者はホイルを塩水に浸し、酸素のない環境に移して再酸化を防ぎました。

 

最後に、エッチングされたアルミニウムを小さなオーブンに移し、化学蒸着と呼ばれるプロセスを施してカーボンナノチューブを加えました(酸素干渉があります)。

 

この技術により、従来の方法よりも約100℃低い温度でアルミホイル上にナノチューブを加えることができました。予想通り、アルミニウムとカーボンナノチューブの組み合わせにより、その材料の電気特性と熱特性が向上しました。

 

予想しなかったのは、素材の色でした。それは驚くほど真っ黒でした。どの角度から見ても、素材のでこぼこなどが見えないほど暗いのです。研究者はサンプルの光反射率を測定し、他の黒い材料よりもほぼ 10 分の 1 の光しか反射しない事が発見されました。どの角度からでも、入射光の少なくとも 99.995% を吸収しました。

 

この物質の使い道は?

研究者たちは、この材料がなぜこれほど黒いのか完全にはわかっていませんが、エネルギー貯蔵デバイス、太陽光淡水化、電気/熱相互接続、太陽電池、宇宙科学機器に数多くの用途があると考えています。

 

将来的には、不要なグレアを除去し、天文学者が見たいときに役立つ望遠鏡やカメラなどの光学機器を作成するために利用されることでしょう。

 

さらに、ナノ構造表面を作り出すためにこの研究で使用された技術は、酸素と二酸化炭素の還元反応や燃料電池など、さまざまな触媒用途に応用できます。

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