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Die Bilder, die wir heutzutage von fortschrittlichen Teleskopen wie dem James Webb-Weltraumteleskop erhalten, versetzen uns zweifellos in Ehrfurcht und Staunen über die existierenden Galaxien. Lichtjahr Weg von Land. Aber was wäre, wenn diese Bilder noch weiter verbessert werden könnten? Forscher der Shanghai University of Science and Technology und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hoffen, durch die Entwicklung eines dünnen Geräts dabei helfen zu können. Ultraschwarze Filmbeschichtung Für Magnesiumlegierungen in Luft- und Raumfahrtqualität.
Stellen Sie es sich so vor – wenn Sie eine Vision wollen Sterne Und suchen Sie in einer klaren Nacht nach Planeten, es sollte so dunkel wie möglich sein. Um dies zu erreichen, können Sie sich von den Lichtern der Stadt entfernen und an einen ländlichen Ort ziehen, wo Sie sich in völliger Dunkelheit befinden, außer vielleicht im Mondlicht. Das gleiche Konzept gilt für Astronomen, die in der Präzisionsoptik arbeiten. Aber sie sind etwas kreativer geworden. Um die dunkelste Dunkelheit zu erreichen, suchen sie nicht nur nach Gebieten ohne Stadtlichter. Sie verwenden bei ihren Sternenbeobachtungen auch schwarze Farbe und beschichten ihre Instrumente mit diesem Pigment, um Streulicht so weit wie möglich zu reduzieren und das bestmögliche Bild und die bestmögliche Leistung zu erzielen. Die gleiche Theorie gilt beim Bau des Teleskops, in dem es funktioniert Raum Auch.
Vor diesem Hintergrund kann die neue schwarze Farbe des Teams selbst unter härtesten Bedingungen satte 99,3 % des Lichts absorbieren.
„Bestehende schwarze Beschichtungen wie vertikal ausgerichtete Kohlenstoffnanoröhren oder schwarzes Silizium sind durch ihre Sprödigkeit eingeschränkt“, sagt Studienmitautor Yunzhen Cao.Autor Die Chinesische Akademie der Wissenschaften sagte: Und ein Professor am Shanghai Ceramic Institute In der aktuellen Situation. „Bei vielen anderen Beschichtungsverfahren ist es auch schwierig, Beschichtungen innerhalb eines Rohrs oder auf andere komplexe Strukturen aufzutragen. Dies ist wichtig für ihre Anwendung in optischen Geräten, da diese oft große Krümmungen oder komplexe Formen aufweisen.“
Um diese Bedenken auszuräumen, nutzte das Forschungsteam die Atomlagenabscheidung (ALD), eine Herstellungstechnik, die in einer Vakuumkammer stattfindet und das Ziel bestimmten Gasarten aussetzt. Die ultraschwarze Beschichtung wird durch abwechselnde Schichten aus aluminiumbeschichtetem Titankarbid (TiAlC) und Siliziumnitrid (SiO2) erzeugt, die in Kombination als Barriere für fast alles Licht wirken.
„Ein großer Vorteil der ALD-Methode ist ihre hervorragende Fähigkeit zur Stufenabdeckung, was bedeutet, dass wir eine gleichmäßige Filmabdeckung auf sehr komplexen Oberflächen wie Zylindern, Säulen und Gräben erzielen können“, sagte Cao. „TiAlC fungierte als absorbierende Schicht und SiO2 wurde verwendet, um eine Antireflexionsstruktur zu erzeugen. Dadurch wird fast das gesamte einfallende Licht in der mehrschichtigen Folie eingefangen, wodurch eine effektive Lichtabsorption erreicht wird.“
Aus dem Test kam das Team zu dem Schluss, dass durchschnittlich 99,3 % der Wellenlängen des Lichts aus einem breiten Bereich des elektromagnetischen Spektrums absorbiert wurden, von violettem Licht bei 400 Nanometern bis hin zu naheinfrarotem Licht bei 1.000 Nanometern. Die Forscher hoffen, dass diese Beschichtung die nächste Generation von Weltraumteleskopen und optischen Geräten erheblich verbessern wird, sodass sie selbst unter härtesten Bedingungen eine bessere Leistung als zuvor erbringen können.
„Darüber hinaus zeigt die Folie eine hervorragende Stabilität in widrigen Umgebungen und ist stark genug, um Reibung, Hitze, Feuchtigkeit und extremen Temperaturschwankungen standzuhalten“, sagte Cao.
die Studie Es wurde am 12. März in der Zeitschrift Vacuum Science and Technology A veröffentlicht.
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