Супер-черное покрытие NASA

В NASA разработали новую технику выращивания супер-черного покрытия на поверхностях сложной формы. Нанотехнологичное супер-черное покрытие должно быть звучит как что-то содранное со страниц комиксов, но вместо того, чтобы быть в руках супер-злодея, это технология разработанная NASA предназначена для увеличения чувствительности приборов без увеличения их размеров. Инженер оптик Джон Агопян (John Hagopian) и его команда из Центра Космических Полетов в Годдарде NASA продемонстрировали, что в состоянии вырастить равномерный слой углеродных нанотрубок на странной формы подложках, что расширяет потенциал технологии возможностью нанотрубок быть выращенными на сложных поверхностях.

Впервые стало известно о супер-черном покрытии NASA несколько лет назад, но в то время они могли выращивать его только на плоской поверхности. Сейчас это ограничение было преодолено благодаря использованию метода атомно-слоевого осаждения (АСО), что существенно повышает возможности применяемой технологии поглощать рассеянный свет, который может подавить слабые сигналы, которые, в свою очередь, чувствительные детекторы должны улавливать.

Пока Агопян, как инженер-оптик, выбрал супер-черный материал для использования в оптических приборах, хотя материал может иметь другое применение в будущем. Команда модифицировала материал, чтобы поглощать более 99 процентов ультрафиолетового, видимого, инфракрасного и дальнего инфракрасного света, который попадает на него. Итак, супер-черный - это подходящее название, так как свет практически не отражается от материала.

Нанотрубки растут как лес на материалах используемых в космических аппаратах. Крошечные зазоры между нанотрубками удерживают свет пока углерод не поглотит фотоны, следовательно, отсутствие отражения и прозвище - супер-черный. Супер-черный материал состоит из тонкого покрытия многослойных углеродных нанотрубок, которые примерно в 10 000 раз тоньше человеческого волоса.

По технологии АСО специалисты берут за основу окись железа, как слой катализатора на котором будут расти нанотрубки в камере реактора. В реакции АСО обычно используется два химических реагента, которые реагируют с поверхностью синхронно по очереди, один за раз. Внутри камеры реактора ученые распыляют различные газы, до образования на детали тонкой, толщиной в атом, пленки. После, деталь помещают в другую печь и нагревают до 750° C, обливая её углеродсодержащим исходным газом.

Команда объединила АСО технику с выращиванием нанотрубок способствуя установлению единообразного катализатора. Агопян объясняет, что традиционный метод позволяет только: “использовать напыление, как если бы вы распыляли краску под фиксированным углом.” Когда вы работаете с трехмерными деталями, эти методы приведут к неровной поверхности катализатора для роста нанотрубок, в то время как АСО позволяет контролировать толщину и состав осажденной пленки, даже на сложной поверхности.

Вивек Двиведи (Vivek Dwivedi), исследователь NASA в Годдарде, в рамках партнерства с университетом штата Мэриленд в Колледж Парк, продвигает технологию АСО реактора настроенную для использования в космических полетах. Агопян воспользовался услугами центра нанопроизводства в Мельбурне (Melbourne Centre for Nanofabrication (MCN)) через интернет компанию “Science Exchange”, где могут сотрудничать ученые и экспериментаторы, чтобы определить жизнеспособность АСО для их работы.

Команду MCN возглавил Лакланд Хайд (Lachlan Hyde), эксперт в атомно-слоевом осаждении, вывел точный рецепт химических реагентов для тонкопленочного слоя катализатора. Этот рецепт состоит из нужных газов (известные как прекурсоры), температуры и давления внутри реактора.

Команда Хайда достигла успеха в нанесении пленки катализатора на некоторые детали из NASA, включая тщательно сформированный оккултер, который используется для наблюдения за удаленными планетами вокруг других звезд. Есть надежда применить методы Хайда используя технологию настройки реакторов Двиведи.

Команде Агопяна уже удалось вырастить углеродные нанотрубки на других пробных образцах и они продолжают искать оптические технологии, нуждающиеся в супер-черном покрытии.