Понякога, за да видим нещо ясно, се нуждаем от пълна тъмнина.

В астрономията и прецизната оптика покриването на устройствата с черна боя може да намали разсейването на светлината, да подобри изображенията и да повиши производителността. При най-усъвършенстваните телескопи и оптични и най-миниатюрната частица е от значение. Ето защо производителите им се стремят да ги покрият с възможно най-черната боя.

В Journal of Vacuum Science & Technology A изследователи от Шанхайския университет за наука и технологии и Китайската академия на науките описват разработването на ултрачерно тънкослойно покритие за магнезиеви сплави, подходящи за космически и оптични приложения. Тяхното покритие поглъща 99,3 процента от светлината, като същевременно е достатъчно издръжливо, за да оцелее в тежки условия.

За телескопите, които работят в космическия вакуум, или за оптичното оборудване, изложено на екстремни условия, съществуващите покрития често не са достатъчни.

Според Юнчжън Цао, един от авторите на изследването, настоящите черни покрития, като вертикално подредените въглеродни нанотръбички или черният силиций, са ограничени от чупливостта.

Освен това много други методи за нанасяне на покрития са трудни за прилагане във вътрешността на тръба или върху други сложни структури. Това е важно за приложението им в оптичните устройства, тъй като те често имат значителни извитости или сложни форми.

За да решат тези проблеми, изследователите прибягват до метод, при който се отлага атомен слой (ALD). При тази вакуумна производствена техника обектът се поставя във вакуумна камера и последователно се излага на въздействието на специфични видове газ, които полепват по повърхността на обекта на тънки слоеве.

"Едно от големите предимства на метода ALD се състои в неговата отлична способност за стъпаловидно покритие, което означава, че можем да постигнем равномерно покритие върху много сложни повърхности, като цилиндри, стълбове и траншеи", казва Cao.

За създаването на ултрачерното покритие екипът e използвал редуващи се слоеве от типове титанов карбид и силициев нитрид. Двата материала работят заедно - единият като абсорбиращ слой, а другият като отразяващ, за да предотвратят отразяването на почти цялата светлина от покритата повърхност.

По време на тестовете екипът е отчел средно поглъщане от 99,3 процента в широк диапазон от дължини на светлинните вълни - от виолетова светлина с дължина 400 нанометра до близката инфрачервена светлина с дължина 1000 нанометра. 

Използвайки специален бариерен слой, учените са приложили своето покритие дори върху магнезиеви сплави, които често намират  космически приложения, но лесно корозират.

Покритието също така е показало отлична стабилност в неблагоприятни условия. То е и достатъчно здраво, за да издържи на триене, топлина, влажност и екстремни температурни промени, обяснява Цао. 

Изследователите се надяват, че тяхното покритие ще бъде използвано за подобряване на космически телескопи и оптичен хардуер, работещи в най-екстремни условия.

Следващата цел на учените е по-нататъшното подобряване на характеристиките на ултрачерното покритие. Те, например, планират да разширят още повече диапазона на поглъщане на светлината, за да включат ултравиолетовата и инфрачервената област. 

Източник: EurekAlert