A veces, para ver con claridad se requiere un negro completo. Para la astronomía y la óptica de precisión, los dispositivos recubiertos con pintura negra pueden reducir la luz parásita, mejorar las imágenes y mejorar el rendimiento. Para los telescopios y sistemas ópticos más avanzados, cada detalle importa, por eso sus fabricantes buscan los negros más negros para recubrirlos.
En el Revista de Ciencia y Tecnología del Vacío A , investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shanghai y la Academia de Ciencias de China desarrollaron un recubrimiento de película delgada ultranegro para aleaciones de magnesio de grado aeroespacial. Su revestimiento absorbe el 99,3 % de la luz y, al mismo tiempo, es lo suficientemente resistente para sobrevivir en condiciones adversas.
Para telescopios que operan en el vacío del espacio o equipos ópticos en entornos extremos, los recubrimientos existentes suelen ser insuficientes.
"Los recubrimientos negros existentes, como los nanotubos de carbono alineados verticalmente o el silicio negro, están limitados por su fragilidad", dijo el autor Yunzhen Cao. "También es difícil para muchos otros métodos de recubrimiento aplicar recubrimientos dentro de un tubo o en otras estructuras complicadas. Esto es importante para su aplicación en dispositivos ópticos, ya que a menudo tienen una curvatura significativa o formas intrincadas".
Para resolver estos problemas, los investigadores recurrieron a la deposición de capas atómicas (ALD). Con esta técnica de fabricación basada en el vacío, el objetivo se coloca en una cámara de vacío y se expone secuencialmente a tipos específicos de gas, que se adhieren a la superficie del objeto en capas finas.
"Una gran ventaja del método ALD reside en su excelente capacidad de cobertura de pasos, lo que significa que podemos obtener una cobertura de película uniforme en superficies muy complejas, como cilindros, pilares y zanjas", afirmó Cao.
Para crear su revestimiento ultranegro, el equipo utilizó capas alternas de carburo de titanio dopado con aluminio (TiAlC) y óxido de silicio (SiO2). ). Los dos materiales trabajan juntos para evitar que casi toda la luz se refleje en la superficie revestida.
"El TiAlC actuó como capa absorbente y el SiO2 "Se empleó para crear una estructura antirreflectante", dijo Cao. "Como resultado, casi toda la luz incidente queda atrapada en la película multicapa, logrando una absorción de luz eficiente".
En las pruebas, el equipo encontró una absorción promedio del 99,3% en una amplia gama de longitudes de onda de luz, desde la luz violeta de 400 nanómetros hasta el infrarrojo cercano de 1.000 nanómetros. Usando una capa de barrera especial, incluso aplicaron su recubrimiento a aleaciones de magnesio, que a menudo se usan en aplicaciones aeroespaciales pero que se corroen fácilmente.
"Es más, la película muestra una excelente estabilidad en entornos adversos y es lo suficientemente resistente como para resistir la fricción, el calor, las condiciones de humedad y los cambios extremos de temperatura", afirmó Cao.
Los autores esperan que su recubrimiento se utilice para mejorar los telescopios espaciales y el hardware óptico que funcionan en las condiciones más extremas y están trabajando para mejorar aún más su rendimiento.
"Ahora que la película puede absorber más del 99,3% de la luz visible entrante, esperamos ampliar aún más su rango de absorción de luz para incluir regiones ultravioleta e infrarroja", dijo Cao.
Más información: Robusta película ultranegra depositada sobre una aleación de magnesio de gran curvatura mediante deposición de capas atómicas, Journal of Vacuum Science &Technology A (2024). DOI:10.1116/6.0003305
Proporcionado por el Instituto Americano de Física
