A volte, per vedere chiaramente è necessario il nero completo. Per l'astronomia e l'ottica di precisione, i dispositivi di rivestimento con vernice nera possono ridurre la luce diffusa, migliorando le immagini e aumentando le prestazioni. Per i telescopi e i sistemi ottici più avanzati, ogni piccola cosa conta, quindi i produttori cercano i neri più neri per rivestirli.
Nel Journal of Vacuum Science &Technology A , i ricercatori dell'Università di Shanghai per la scienza e la tecnologia e l'Accademia cinese delle scienze hanno sviluppato un rivestimento a film sottile ultranero per le leghe di magnesio di grado aerospaziale. Il loro rivestimento assorbe il 99,3% della luce pur essendo abbastanza resistente da sopravvivere in condizioni difficili.
Per i telescopi che operano nel vuoto dello spazio o per le apparecchiature ottiche in ambienti estremi, i rivestimenti esistenti sono spesso insufficienti.
"I rivestimenti neri esistenti come i nanotubi di carbonio allineati verticalmente o il silicio nero sono limitati dalla fragilità", ha affermato l'autore Yunzhen Cao. "È anche difficile per molti altri metodi di rivestimento applicare rivestimenti all'interno di un tubo o su altre strutture complicate. Questo è importante per la loro applicazione nei dispositivi ottici poiché spesso hanno curvature significative o forme complesse."
Per risolvere questi problemi, i ricercatori si sono rivolti alla deposizione di strati atomici (ALD). Con questa tecnica di produzione basata sul vuoto, il bersaglio viene posizionato in una camera a vuoto ed esposto in sequenza a tipi specifici di gas, che aderiscono alla superficie dell'oggetto in strati sottili.
"Un grande vantaggio del metodo ALD risiede nella sua eccellente capacità di copertura a gradini, il che significa che possiamo ottenere una copertura uniforme della pellicola su superfici molto complesse, come cilindri, pilastri e trincee", ha affermato Cao.
Per realizzare il rivestimento ultranero, il team ha utilizzato strati alternati di carburo di titanio drogato con alluminio (TiAlC) e ossido di silicio (SiO2 ). I due materiali lavorano insieme per impedire che quasi tutta la luce si rifletta sulla superficie rivestita.
"TiAlC ha agito come strato assorbente e SiO2 è stato impiegato per creare una struttura antiriflesso", ha affermato Cao. "Di conseguenza, quasi tutta la luce incidente viene intrappolata nella pellicola multistrato, ottenendo un efficiente assorbimento della luce."
Nei test, il team ha riscontrato un assorbimento medio del 99,3% su un’ampia gamma di lunghezze d’onda della luce, dalla luce viola a 400 nanometri fino al vicino infrarosso a 1.000 nanometri. Utilizzando uno speciale strato barriera, hanno applicato il rivestimento anche alle leghe di magnesio, che vengono spesso utilizzate nelle applicazioni aerospaziali ma che si corrodono facilmente.
"Inoltre, la pellicola mostra un'eccezionale stabilità in ambienti avversi ed è abbastanza resistente da resistere all'attrito, al calore, alle condizioni di umidità e agli sbalzi di temperatura estremi", ha affermato Cao.
Gli autori sperano che il loro rivestimento venga utilizzato per migliorare i telescopi spaziali e l'hardware ottico che opera nelle condizioni più estreme e stanno lavorando per migliorarne ulteriormente le prestazioni.
"Ora che la pellicola può assorbire oltre il 99,3% della luce visibile in entrata, speriamo di espandere ulteriormente il suo intervallo di assorbimento della luce per includere le regioni ultraviolette e infrarosse", ha affermato Cao.
Ulteriori informazioni: Robusta pellicola ultra nera depositata su una lega di magnesio a grande curvatura mediante deposizione di strati atomici, Journal of Vacuum Science &Technology A (2024). DOI:10.1116/6.0003305
Fornito dall'American Institute of Physics
