Ein Kleid aus dem schwärzesten Stoff, der jemals gemessen wurde (Foto: Cornell University).
Im Rahmen neuester Fortschritte in der Materialwissenschaft und Optik haben Ingenieure der Cornell University (USA) die erfolgreiche Entwicklung des schwärzesten jemals hergestellten Stoffes bekannt gegeben. Dieser ist in der Lage, bis zu 99,87 % des auf die Oberfläche einfallenden Lichts zu absorbieren und erreicht damit fast die Grenze von „ultraschwarz“ – ein Begriff, der für Materialien verwendet wird, die weniger als 0,5 % des Lichts reflektieren.
Um diese überragende Schwärze zu erzielen, kombinierte das Team Nano-Verarbeitungstechniken und Bioinspiration.
Ausgehend von weißer Merinowolle (einer weichen und elastischen Naturfaser) färbten Wissenschaftler diese mit Polydopamin, einem synthetischen Melaninpolymer, das die starke Lichtabsorption von natürlichem Melanin nachahmt.
Anschließend werden die Fasern in eine Plasmakammer eingeführt, wo die Faseroberfläche geätzt wird, um Nanofibrillen oder winzige Faserstrukturen zu erzeugen, die Photonen des Lichts „einfangen“ können.
Bei diesem Prozess wird das Licht nicht zur Oberfläche zurückreflektiert, sondern kontinuierlich zwischen die Nanofibrillen eingedrungen und absorbiert, sodass im Durchschnitt nur etwa 0,13 % des Lichts über die gesamte Oberfläche zurückreflektiert werden.
Die Struktur des Stoffes wurde von dem für sein pechschwarzes Gefieder bekannten Vogel Ptiloris magnificus inspiriert (Foto: Getty).
Das Besondere an diesem Stoff ist seine Fähigkeit, seine tiefschwarzen Eigenschaften auch bei einem Betrachtungswinkel von bis zu 60 Grad von beiden Seiten beizubehalten, im Gegensatz zu vielen natürlichen Materialien wie den Federn einiger Vogelarten, die nur bei direkter Betrachtung tiefschwarz erscheinen.
Diese Eigenschaft bewirkt, dass die Lichtabsorption des Stoffes wesentlich stabiler und stärker ist, als es mit bloßem Auge sichtbar ist, wodurch ein wahrhaft „reines Schwarz“ auf dem Textilmaterial entsteht.
Im Vergleich zu anderen superschwarzen Materialien, obwohl sie nicht die schwärzesten Materialien der Welt sind (zum Beispiel Vantablack, das eine Lichtabsorptionsrate von bis zu 99,96 % erreicht hat, oder die Kohlenstoffnanoröhrenmaterialien des MIT mit etwa 99,995 %), hat das superschwarze Gewebe der Ingenieure der Cornell University einen großen Vorteil in Bezug auf die Massenproduktion, die einfache Anwendung in Textilien und die größere Anwendungsflexibilität.
Der Stoffherstellungsprozess besteht aus zwei Hauptschritten: Zuerst wird die gesamte Wollfaser mit Polydopamin gefärbt, um die Absorption zu optimieren, anschließend erfolgt eine Plasmabehandlung zur Erzeugung der Nanostruktur.
Aufgrund seiner extrem hohen Absorptionseigenschaften kann es in der industriellen Optik als lichtabsorbierendes Substrat für Kameras, Teleskope, Solarzellen und optoelektronische Bauelemente eingesetzt werden, die eine reduzierte Lichtreflexion erfordern, um die Energieeffizienz zu steigern.
Darüber hinaus kann der Wärmeabsorptionseffekt auch bei Produkten zur Isolierung oder Oberflächentemperaturregulierung genutzt werden.
Quelle: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/san-xuat-loai-vai-den-nhat-the-gioi-hap-thu-9987-anh-sang-20251205083147611.htm
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