Vantablack: il più nero di tutti

Vantablack è il marchio di una nuova classe di rivestimenti ultra-neri realizzato con nanotubi di carbonio inizialmente studiato presso il National Physical Laboratory nel Regno Unito e poi sviluppato e brevettato dall’azienda britannica Surrey NanoSystems.

Il Vantablack è un materiale 10 volte più nero di qualsiasi altro materiale segnalato in precedenza in grado di catturare almeno il 99.995 % di luce di qualsiasi lunghezza d’onda.  Inoltre, l’assorbimento di luce superiore migliorato le capacità di raccolta del calore del rivestimento, consentendo un rapido riscaldamento a 94.8 °C entro 10 s.

La scoperta del Vantablack, in cui Vanta è l’acronimo di Vertically Aligned Nano Tube Array, rientra nel più ampio filone della ricerca di i materiali ultra-neri che hanno acquisito un’importanza significativa in vari campi, come in quello aerospaziale, nella raccolta di energia e nella desalinizzazione dell’acqua di mare.

Vantablack e raccolta di energia

L’energia solare è emersa come una fonte di energia pulita e facilmente disponibile. La ricerca si è rivolta alla conversione dell’energia solare in calore, elettricità ed energia chimica.

Per raggiungere un elevato assorbimento di luce, che costituisce il passaggio iniziale nelle applicazioni di conversione solare, sono necessari materiali neri le cui proprietà di assorbimento della luce sono determinate principalmente dalla loro struttura.

Questi materiali a base di carbonio come Vantablack presentano un elevato rapporto di assorbimento della luce e possiedono strutture morfologiche uniche. Oltre al carbon black, sono utilizzati anche altri materiali come fogli di grafite e nanotubi di carbonio. Infatti il carbonio, spesso associato colore nero si dice, infatti, nero come il carbone, è diventato il punto focale della ricerca nello sviluppo di rivestimenti ultra-neri e sono state utilizzate numerose forme di carbonio.

La grafite, una degli stati allotropici del carbonio, possiede la capacità di assorbire radiazioni elettromagnetiche su un’ampia gamma di lunghezze d’onda, il che la rende un candidato promettente per lo sviluppo di rivestimenti ultra-neri.

Nel 2014, tramite un processo di Vantablack S-VIS di deposizione chimica da vapore su fogli di alluminio incisi con acido cloridrico, è stato prodotto Vantablack con nanotubi di carbonio allineati verticalmente che raggiungono una riflettanza, misura che in ottica, indica la capacità di riflettere parte della luce incidente su una data superficie o materiale, pari allo 0.012% per la luce rossa. La spaziatura dei tubi è tale che praticamente tutta la luce che arriva sulla superficie entra negli spazi tra i tubi e viene assorbita dopo molteplici riflessioni tra tubi adiacenti.

Applicazioni del Vantablack

Il Vantablack trova applicazioni in diversi campi, dai dispositivi ottici ad alte prestazioni e dai collettori di energia solare all’arte e al design. Nel campo dell’industria automobilistica il Vantablack Vision è una vernice nera economica, priva di nanomateriali e a bassissimo appannamento che riduce al minimo o elimina gli effetti della luce parassita nelle applicazioni di Sistemi Avanzati di Assistenza alla Guida.

Tali sistemi richiedono livelli di prestazioni e affidabilità dai sensori ottici che sono spesso soggetti a condizioni di illuminazione sfavorevoli, con conseguente luce parassita indesiderata., in particolare quando è richiesta la funzionalità autonoma. Questi sistemi devono mantenere la capacità di riconoscere situazioni critiche indipendentemente dalle condizioni di guida e non essere influenzati dalla luce parassita che potrebbe persino accecare momentaneamente i sensori con conseguenze potenzialmente pericolosi.

I rivestimenti super neri Vantablack, qualificati per lo spazio, sono utilizzati per sopprimere la luce parassita nei sistemi ottici e per la calibrazione del corpo nero dei sistemi di telecamere IR. L‘ambiente spaziale presenta molte sfide significative per i progettisti di sistemi di telecamere e strumenti ottici a causa degli alti livelli di inquinamento luminoso da sole, luna e terra. Vantablack S-VIS è stato lanciato per la prima volta in un’orbita terrestre bassa equatoriale di 550 km nel 2015.

I rivestimenti Vantablack migliorano significativamente le prestazioni della luce diffusa e riducono la complessità del sistema.

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