В Центре цветовых технологий китайского подразделения Nipsea Group (Nippon Paint) изобрели сверхчерную автокраску из сажи и углеродных нанотрубок. Разработка описана в журнале Matter & Light.
«В Китае цвет автомобиля стал одним из ключевых факторов продаж. Насыщенные черные тона издавна считаются у люксовых марок знаком премиального качества и фирменным стилем — дорого выглядят, производят сильное впечатление и отличаются глубоким благородным оттенком. Поэтому производители автомобильных покрытий постоянно ведут разработки в области цветовых технологий, чтобы создать такие сверхчерные составы, которые можно было бы наносить промышленным способом и которые при этом давали бы максимально возможную глубину черного цвета», — объясняет химик Лю Чживэй, руководивший исследованием.
Планку в этом направлении задал в 2019 году концептуальный автомобиль BMW с покрытием из массива вертикально ориентированных углеродных нанотрубок (VACNT). Такая окраска почти полностью поглощает свет, создавая эффект «черной дыры» и придавая кузову невероятно глубокий, выразительный облик. С тех пор индустрия активно ищет более практичные способы добиться такого же сверхчерного эффекта, но с характеристиками, пригодными для серийного автопрома.
Лю и его коллеги разработали стабильный наноразмерный композит из технического углерода (сажи) и углеродных нанотрубок. Его смешали с пленкообразующим связующим и нанесли распылением на модель кузова как обычную автомобильную краску.
Обычно для изготовления черных покрытий используются только дисперсии сажи, которые поглощают свет за счет собственных свойств (что ограничивает максимальную глубину тона). Новый метод добавляет к этому структурное поглощение. Это позволяет вывести эффективность светопоглощения на принципиально новый уровень — новая краска поглощает в среднем до 99,9% падающего света в видимом диапазоне.
В ходе испытаний воздействием влаги и водяного пара состав показал отличную долговременную стабильность, что подтверждает его пригодность для промышленного применения.
По словам Лю, увеличив долю нанотрубок в составе покрытия, его светопоглощающие свойства можно улучшить еще больше, но это уже усложнило бы промышленное применение.
В будущем исследователи планируют разработать многослойное сверхчерное покрытие с градиентным показателем преломления, которое позволит уменьшить отражение на границах слоев и за счет этого еще сильнее интенсифицирует поглощение света — для еще более глубокого черного цвета.
Техническая проработка концепции завершена, качество инновационного покрытия подтверждено испытаниями. Но до появления на дорогах ультрачерных авто, вероятно, пройдет еще некоторое время.
«В дальнейшем основные усилия будут направлены на уточнение технологических режимов нанесения покрытия и всестороннюю проверку эксплуатационных свойств сверхчерного автомобильного покрытия из сажи и углеродных нанотрубок», — резюмировал химик.
Удивительное открытие: пятна бархатного муравья оказались чернее черного
Райская птица подарила инженерам идею самой черной ткани
Химики разработали самую белую краску из когда-либо существовавших
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX