تولید ماده فوق سیاه در ناسا

اين ماده به طور ميانگين بيشتر از 99 درصد نورهاي طیف ماوراء بنفش، مرئي، مادون قرمز و کمتر از مادون قرمز را همزمان جذب مي‌کند که اين مساله يک موفقيت بسيار مهم است و نويد بخش باز شدن مرزهاي جديدي به فناوري فضايي است.
مهندسان ناسا در مرکز پژوهشی فضایی گادارد اين ماده را توليد کرده‌اند. ساختار آزمايش‌هاي انعکاسي نشان داده اند که ظرفيت جذب ماده تا حد بسياري زيادي نسبت به گذشته افزايش يافته است. هر چند در گذشته، محققان ديگری سطوح جذب تقريبا کاملی را به ويژه در طيف‌هاي ماوراء بنفش و مرئي نشان داده‌اند اما اين ماده محدوده طول موج وسيعي از ماوراء بنفش تا کمتر از مادون قرمز را جذب مي‌کند و توليدکنندگان ادعا کرده‌اند که تا کنون کسي به اين قابليت دست نيافته است.
در اشکال منتشر شده ناسا نمايي از ساختار دروني يک پوشش لوله نانو کربني را نشان داده شده است که تا حدود 99 درصد نورهاي ماوراء بنفش، مرئي، مادون قرمز و کمتر از مادون قرمز را که با آن برخورد مي‌کند، را جذب می‌کند.
لوله‌هاي ريز توخالي ساخته شده از کربن خالص حدود 10000 برابر نازکتر از هر تار موي انسان است. آنها به صورت عمودي در کنار هم مانند کرک سطح مواد مختلف را مي پوشانند. تيم تحقيقاتي، لوله هاي نانو را بر روي موادي که عموما در تجهيزات فضايي مورد استفاده قرار مي‌گيرند از قبيل سيليکون، نيترات سيليکون، تيتانيوم، و فولاد ضد زنگ رشد داده‌اند.
براي رشد لوله هاي نانو کربني، متخصصان يک لايه کاتاليزور از آهن روي لايه زيرين سيليکون، تيتانيوم، و ديگر مواد به کار بردند.
سپس مواد را تا حدود 1382 درجه فارنهايت گرما داده و در حين گرما دادن، مواد را در گاز حاوي کربن غلتاندند. آزمايش‌ها نشان مي‌دهند که اين مواد در کاربردهاي مختلف فضايي که براي اکتشافات علمي، مشاهدات بايد در چندين محدوده طول موج انجام شود، کاربرد دارند.
يک نمونه از اين کاربردها جلوگيري از انحراف نور است. شکاف هاي ريز بين لوله‌ها، نورهاي پس زمينه را جمع آوري و به دام مي‌اندازند تا از انعکاس و تداخل آنها با نور اصلي جلوگيري شود. از آنجا که تنها بخش بسيار کوچکي از نور بازتابش‌ مي‌شود چشم انسان و آشکارسازهاي حساس، مواد را سياه مي بينند. محققان دريافتند که اين ماده 99.5 درصد از نور ماوراء بنفش و مرئي را جذب مي‌کند که تا 98 درصد جذب در طول ‌موج‌هاي بلندتر و کمتر از مادون قرمز مي‌رسد و ادعا شده است که اين ماده از 10 تا 100 برابر، بسته به محدوده طول موج، بيشتر جذب مي کند.
استفاده از اين فناوري در آشکارسازها به دانشمندان اجازه مي‌دهد اندازه‌گيري‌هاي مشکل از اجسام بسيار دور در جهان را که نمي‌توان در نور مرئي مشاهده کرد يا در نواحي بسيار نوراني هستند، انجام دهند. اين فناوري براي مطالعه اقيانوس‌ها و جو نيز براي دانشمندان سودآور است.
بيشتر از 90 درصد نورهاي دريافتي در تجهيزات مشاهده زميني از اتمسفر مي‌آيد، و بازيابي اين سيگنال‌هاي ضعيف شده کار بسيار مشکلي است. سازندگان تجهيزات در حال حاضر از رنگ هاي سياه براي جلوگيري از انحراف نور از سطوح استفاده مي‌کنند.
با اين حال رنگ‌هاي سياه تنها 90 درصد نورهاي برخورد کننده با سطح را جذب مي‌کنند. از طرفي رنگ‌هاي سياه هنگامي که در معرض دماهاي پايين قرار گيرند ديگر سياه باقي نمي‌مانند. بنابراين در برخي کاربردها نمي‌توانند کارايي داشته باشند، از جمله کاربردهايي نظير مشاهده اجسام در فواصل بسيار دور، که در آنها گرما مانع مشاهده و جمع آوري نورهاي مطلوب مي شود.
پوشش جديد مي‌تواند اين ضعف ها را جبران کند. مواد سياه همچنين عملکرد مهم ديگري نيز بر وسايل فضانوردي، به ويژه وسايل حساس به نورهاي پايين‌تر از مادون قرمز دارند. هرچه مواد سياه تر باشند، گرماي بيشتري از آنها منتشر مي‌شود.
بنابراين مواد فوق سياه، مانند پوشش نانو لوله کربني مي‌توانند در وسايل جذب گرما از تجهيزات فضاپيماها و انتشار آنها در فضا مورد استفاده قرار گيرند. به اين ترتيب با کاهش دماي اين تجهيزات کارايي آنها بالا مي‌رود. براي جلوگيري از دست دادن خواص تشعشعي و جذب رنگ‌هاي سياه در طول موج‌هاي بلند، طراحان تجهيزات در حال حاضر از اپوکسي و فلزات رسانا در تهيه پوشش استفاده مي‌کنند که باعث افزايش وزن مي‌شود.
اما پوشش نانو لوله کربني سبک است و بدون افزودني سياه باقي مي‌ماند و در جذب نور و دفع گرما موثرتر است.

No tags for this post.