Химики из шанхайского подразделения Nippon Paint создали автомобильное покрытие, которое поглощает более 99,9% видимого света. По этому показателю новый состав оказался темнее практически всех красок, пригодных для серийного производства автомобилей. При этом материал уже прошел первые испытания на влагостойкость и сохранил свои свойства. Результаты работы опубликованы в журнале Matter & Light.
Интерес к сверхчерным покрытиям резко вырос после того, как в 2019 году BMW представила концепт X6, окрашенный материалом Vantablack. Благодаря массиву вертикально ориентированных углеродных нанотрубок кузов выглядел почти двумерным: человеческий глаз переставал различать объем и изгибы поверхности. Однако технология оказалась слишком дорогой, сложной и хрупкой для массового применения.
Разработка Nippon Paint предлагает более практичный подход. Исследователи объединили технический углерод — основной черный пигмент современной лакокрасочной промышленности — с углеродными нанотрубками. Компоненты смешивали в водной среде с диспергирующими добавками, после чего формировалась устойчивая микроструктура. Частицы пигмента притягиваются к поверхности нанотрубок и выстраиваются в разветвленные цепочки, создавая сложный микрорельеф.
Из-за этой структуры покрытие обладает необычными оптическими свойствами. Попадающий на поверхность свет многократно отражается между микроскопическими выступами и углублениями, постепенно теряя энергию и практически полностью поглощаясь. По тому же принципу работают акустические панели, которые удерживают и рассеивают звуковые волны внутри пористой структуры.
Средний коэффициент отражения в видимом диапазоне составил около 0,08%. Для сравнения у Vantablack этот показатель достигает примерно 0,04%, тогда как у большинства традиционных автомобильных черных красок он находится в пределах 1,5−4%. По промышленным индексам глубины тона и насыщенности цвета новый материал приблизился к значениям, которые ранее считались практически недостижимыми для водных покрытий.
В отличие от Vantablack, требующего сложного вакуумного осаждения нанотрубок на поверхность, новый состав можно наносить обычными промышленными распылителями. Установка обойдется дешевле, потому что старое оборудование менять не нужно.
Два экспериментальных образца выдержали испытания при температуре 40 и влажности 95% в течение 14 суток, а также десятидневное погружение в воду при той же температуре. После тестов специалисты не обнаружили признаков отслаивания покрытия или ухудшения адгезии. Однако впереди остаются проверки на стойкость к ультрафиолетовому излучению, механическим повреждениям, дорожным реагентам и коррозии — обязательные этапы для тестов любого автомобильного покрытия.
У технологии есть и ограничения. Добавление нанотрубок резко повышает вязкость смеси. Чем выше их концентрация, тем меньше света отражает поверхность, но тем сложнее становится ее нанесение. Поэтому исследователям пришлось искать компромисс между максимальной чернотой и технологичностью производства. В итоге было подобрано соотношение компонентов, позволяющее сохранить совместимость со стандартным оборудованием без существенной потери оптических характеристик.
Разработка ориентирована прежде всего на автомобильный рынок Китая, где внешний вид кузова все чаще становится одним из ключевых факторов выбора машины. Глубокий черный цвет традиционно ассоциируется с премиальным сегментом, спортивными моделями и крупными SUV. По оценкам аналитиков, мировой рынок люксовых автомобильных покрытий в 2024 году достиг примерно 2,5 млрд долларов и продолжает расти в среднем на 6% ежегодно. На страны Азиатско-Тихоокеанского региона уже приходится около 35% этого сегмента.
Ранее мы писали о том, что ученые придумали «очки» для беспилотных машин.
Источник: hi-tech.mail.ru