우리는 블랙홀을 제외한 지구상의 모든 것이 빛을 반사한다는 것을 알고 있지만 강도는 다르지만, 빛이 있는 한 우리는 기본적으로 육안으로 볼 수 있다. 이 벽은 빛을 삼킬 수 있는 블랙홀과 같습니까?
블랙홀은 우주에서 중력이 매우 강한 천체이다. 그것은 빛을 포함한 모든 물질을 삼킬 수 있다. 빛도 반사되지도 않기 때문에 블랙홀 주변은 어둠으로 둘러싸여 있어 블랙홀이라고 합니다.
블랙홀은 항성 진화의 마지막 단계이며, 그 형성 조건은 매우 가혹하다. 태양조차도 너무 작아서 블랙홀로 진화할 수 없다. 생명의 말기에는 먼저 붉은 거성이 되고, 붉은 거성은 지구를 포함한 대부분의 행성을 삼킨 다음 중력의 작용으로 안쪽으로 무너지기 시작한다. 질량이 작고 중력이 작기 때문에 백색 왜성으로만 전락할 수 있다.
태양의 수명은 적어도 수십억 년이다. 아마도 인류는 그 당시 이미 멸종되었거나, 아니면 지구를 태양계에서 벗어나게 할 수 있을 만큼 기술이 발전했기 때문에, 세상의 종말에 대해 걱정할 필요가 없을 것입니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언
지구에는 블랙홀이 있을 수 없지만 과학자들은 새로운 재료를 개발할 수 있고, 빛의 흡수 효과는 블랙홀에 무한히 접근할 수 있다. 한국 현대전시관의 검은 벽에는 영국 사리나노 시스템사에서 개발한 흡광 재료도 칠해져 있다.
영어 이름 약어는 Vantablack 이고, 번역된 것은 VantaBlack 으로, 수직으로 배열된 탄소 나노튜브 배열을 의미한다.
범검은 출현 초기부터 지구상에서 가장 검은 물질이라고 불리며 우주에서 블랙홀의 존재에 가장 가까운 물질이다. 옷을 만드는 데 사용하면 입는 사람이 괴물로 취급될 수 있다. 머리와 팔다리만 볼 수 있기 때문에 몸이 캄캄하고 텅 비어 몸의 윤곽도 보이지 않는다.
여름에 검은 옷을 입고 태양 아래 서 있으면 분명히 더울 것 같고, 흰 옷을 입으면 훨씬 시원할 것이다. 물체가 어두울수록 흡광 능력이 강하기 때문이다.
빛은 실제로 초당 30 만 킬로미터에 달하는 고속 운동의 광자입니다. 일단 물체에 부딪히면 입자와 충돌하고 반사될 수 있으며, 어두운 곳에서 검은 물체가 쉽게 발견되지 않는 한 광자의 일부만 열로 변환되어 흡수됩니다.
Vantage Black 도 빛을 반사할 수 있지만 표면은 머리카락의 10 분의 1 에 불과한 탄소 나노튜브로 구성되어 있습니다. 현미경으로 관찰한다면, 그 표면에는 빛의 반사 경로를 바꿀 수 있는 수많은 수직 검은 파이프가 있다는 것을 알 수 있습니다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 과학명언)
빛이 이 파이프에 들어오면, 탄소 나노튜브는 먼저 대부분의 빛을 흡수하고, 나머지 광선은 무수한 굴절을 거쳐 탄소 나노튜브에 의해 서서히 흡열로 전환되어 약간의 빛만 반사될 수 있다.
원리는 매우 간단해 보인다. 간단한 예를 들어 시멘트 바닥에 물 한 주전자를 빠르게 쏟으면 100% 가 튀는다. 시멘트 바닥을 풀로 바꾸면 작은 물방울만 튀어나온다. 또한 탄소 나노튜브는 매우 높은 열전도성을 가지고 있어 스펀지가 물을 흡수하는 것처럼 빛을 흡수한다.
그래서 바티칸은 빛의 0.35% 만 반사할 수 있고 육안으로는 관찰할 수 없다. 20 14 년, 세계에서 가장 어두운 종류로 기네스북에 도달했지만, 이 기록은 MIT 팀이 20 19 년에 깨졌다.
이 팀의 Brian Wald 교수는 바티칸 블랙보다 65,438+00 배 더 어두운 재료를 만들었다고 공개적으로 밝혔다. 이 소재도 탄소 나노튜브로 만들어졌지만 탄소 나노튜브의 지름은 인간의 머리카락의 50 분의 1 에 불과하므로 빛의 0.005% 만 반사할 수 있어 역사상 가장 어두운 소재다.
브라이언 교수는 처음에는 탄소 나노튜브로 매우 어두운 재료를 만들 줄은 몰랐다. 탄소 나노튜브는 열전도율뿐만 아니라 기계적 성능도 우수합니다. 그 밀도는 강철의 1/6 에 불과하지만 인장 강도는 강철의 100 배이며 경도는 다이아몬드와 비슷하다.
다른 엔지니어링 재질 및 탄소 나노튜브를 복합 재질로 만들면 강도, 탄성 및 피로 내성이 우수하여 복합 재질의 성능이 크게 향상됩니다.
러시아 과학자들은 10 1 1Mpa 의 수압 아래 탄소 나노 튜브 복합물을 심해 1 만 미터의 압력에 맞췄습니다. 복합 탄소 나노튜브는 엄청난 압력에 의해 부서져 압력이 제거된 후 바로 회복된다. 이 좋은 인성은 스프링을 만드는 데 아주 좋은 재료이다.
또한 탄소 나노튜브의 전도성은 구리의 1 만배입니다. 브라이언 교수는 알루미늄 표면에 탄소 나노튜브를 성장시켜 전도성과 열 성능을 높이려고 했지만, 알루미늄은 공기 중에 산화막을 형성하여 부식성이 매우 강하다.
또한 산화물은 일반적으로 절연 작용을 하여 알루미늄의 전도성과 열전도도를 낮추기 때문에 염소 이온으로 알루미늄의 표면을 침식해야 한다. 이런 식각 기술은 금속 공예에서 매우 흔하다.
염소 이온은 반경이 작고 침투력이 강하기 때문에 산화막의 미세한 구멍을 뚫고 알루미늄 금속 표면에 도달하여 용해성 화합물을 형성하여 산화막의 구조를 변화시켜 서서히 침식하기 쉽다. 마지막으로 전자레인지에 에칭된 알루미늄을 가열한 다음 화학기상침착법을 통해 탄소 나노튜브를 성장시킨다.
이 방법은 탄화수소 가스의 열분해라고도 한다. 기체 탄화수소는 1000 의 고온에서 분해되어 탄소 나노튜브를 생성하는데, 탄소 나노튜브는 촉매제 입자의 작용으로 알루미늄 호일에 부착되어 있다.
Brian 교수는 결국 탄소 나노튜브와 알루미늄 호일의 조합이 원하는 실험 목적을 달성했으며 복합 재료의 열전도도와 전도성이 크게 향상되었다는 것을 발견했다. 하지만 가장 놀라운 것은 이 소재가 믿을 수 없을 정도로 검게 어두워 광학 반사율 테스트를 했다는 점이다.
테스트 결과 이 재료는 현재 우주에서 블랙홀에 버금가는 99.995% 의 입사광을 흡수할 수 있는 것으로 나타났다. 표면이 울퉁불퉁하든 다른 형태적 특징이 있든 육안으로는 볼 수 없고 허무한 어둠일 뿐이다. (아리스토텔레스, 니코마코스 윤리학, 지혜명언)
브라이언 교수와 그의 팀은 이미 이 기술에 특허를 신청했지만 예술가들이 비상업적 예술 창작에 무료로 사용할 수 있도록 할 계획이다. 토호는 알루미늄 탄소 나노튜브로 200 만 달러 상당의 다이아 하나를 덮고 반짝이는 다이아 하나를 정반대로 보이게 하여 검게 하고 사라졌다. 그것은' 허영의 구속' 이라고 불리며 뉴욕 증권거래소에서 전시되었다.
BMW 도 반 고흐 블랙을 페인트로 특별히 X6 SUV 를 디자인해 전시한 바 있다. 밤이든 낮이든, 아무리 강한 빛으로 비춰도 거의 검게 보입니다. 차창, 전조등 등의 부위에 광택이 없다면, 그 차가 벽에 그려져 있다고 생각할 수도 있습니다. 표면 가장자리와 선이 전혀 보이지 않기 때문입니다.
디자이너의 자비로 1% 의 빛 반사도를 예약해 차의 윤곽이 거의 보이지 않도록 종이 한 장처럼 보이지 않도록 고급스럽고 신비와 존귀함으로 가득 차 있다.
그러나, 이 차는 기술에 의해 제한되기 때문에 도로에서 주행할 수 없다. 반 고흐블랙은 물감으로 쉽게 벗겨진다. 떨어지면 페인트를 칠할 수 없다. 그리고 네티즌은 이 차의 페인트가 차보다 비싸서 사야 볼 수 있다고 놀렸다.
그렇다면 이런 초블랙 소재는 최고의 비주얼을 제공하는 것 외에 또 어떤 실용적인 용도가 있을까요?
노벨상을 수상한 천체물리학자 존 마더 (John Mather) 에 따르면, 이 초검은 재료는 광학 기기의 감도를 높여 우주 망원경 렌즈에서 나오는 간섭광을 없앨 수 있다.
예를 들어 미국이 개발하고 있는 적외선 우주 망원경의 주요 임무는 적외선 하늘에 대한 넓은 시야 영상과 조사를 실시하여 암흑에너지와 적외선 천체물리학 등의 분야의 기본 문제를 해결하는 것이다.
하지만 이 우주 광학 기기는 불필요한 눈부심을 제거해야 하므로, 우주에서 미광을 차단하고 로켓 발사로 인한 고온을 견딜 수 있도록' 별우산' 을 설계해야 한다. 알루미늄 호일 탄소 나노튜브는 뛰어난 흡광성과 내고온성으로 인해 차성우산을 만드는 데 가장 좋은 기초소재입니다.
알루미늄 호일 탄소 나노튜브는 빛을 반사할 수 없고 물체의 기복을 숨길 수 있기 때문에 이상적인 위장 코팅 소재이기 때문에 군사 무기 분야에 많은 응용 공간이 있다. 2020 년 일본은 흡수율이 99.4% 에 달하는 검은색 물감을 출시하여 평면화, 상공, 모래, 심지어 투명까지 쉽게 실현할 수 있게 했다.
둘째, 알루미늄 호일 탄소 나노튜브는 열 시스템, 전력 전송, 광전지 에너지 분야에 적용할 수 있도록 전도성 및 열전도도, 광자를 효율적으로 흡수하는 기능도 갖추고 있습니다.
그러나 Huadi Black 또는 알루미늄 호일 탄소 나노 튜브는 현재 실험실에서 나가기가 너무 어렵습니다. 대량 생산은 말할 것도 없습니다.
마지막으로, 요약하자면, 현재 탄소 나노튜브 극흑소재는 여전히 제조가 어렵고 생산비용이 많이 드는 문제가 있어 관련 업계에 빠르게 적용할 수 없다. 그러나 그것은 확실히 광범위한 응용 전망을 가지고 있어 과학자들이 더 연구할 만한 가치가 있다.
증기기관이 처음 발명되었을 때 가격이 비싸서, 이득은 수작업을 따라잡을 수 없었다. 그러나 와트가 증기기관을 개선한 후, 인류 사회는 신속하게 공업 문명에 들어갔다.
어쩌면 어느 날, 기술이 더 진보한 후에 인류는' 블랙' 으로 세상을 바꿀 수 있을 것이다.