La NASA développe un matériau super noir qui absorbe 99% de la lumière

Des ingénieurs de la NASA ont produit un matériau qui absorbe, en moyenne, plus de 99% de la lumière (ultraviolette, visible, infrarouge, et infrarouge lointain). Ce développement promet d’ouvrir de nouvelles frontières en matière de technologies spatiales.
 
Sur cette image de seulement 0,03″ de largeur, vous pouvez voir la structure interne de ce revêtement en nanotubes de carbone (10 000 fois plus fins qu’un cheveux) qui absorbe environ 99% de la lumière. Une section du revêtement cultivée sur du silicium lisse a été retirée volontairement pour rendre visible l’alignement vertical des nanotubes. (Crédit: Stephanie Getty, NASA Goddard)

Les nanotubes sont positionnés verticalement sur des matériaux de substrat différents. L’équipe a utilisé du silicium, du titane et de l’acier inoxydable qui sont des matériaux couramment utilisés pour les instruments scientifiques envoyés dans l’Espace. Pour faire croître les nanotubes de carbone, Stephanie Getty applique une couche de catalyseur (fer) sur une sous-couche en silicium, titane ou autre. Elle chauffe ensuite le matériau dans un four à environ 750°C. Pendant qu’il chauffe, le matériau est baigné dans un gaz de matière première contenant du carbone
  
Les tests indiquent que le matériau est particulièrement utile pour une variété d’applications spatiales dans lesquelles l’observation de multiples longueurs d’ondes est importante. Une de ces applications est la suppression de la lumière parasite. Les minuscules écarts entre les nanotubes collectent et piègent la lumière de fond et l’empêche ainsi de se réfléchir sur les surfaces et d’interférer avec la lumière que les scientifiques veulent mesurer. Parce que seule une petite fraction de la lumière se réfléchit sur ce matériau, l’oeil humain le perçoit comme étant de couleur noire.


 
Le revêtement grossi au miscroscope électronique

Actuellement on applique de la peinture noire sur les composants pour empêcher la lumière de se réfléchir. Mais la peinture noire n’absorbe que 90% de la lumière. En plus de ça, la peinture ne reste pas longtemps noire lorsqu’elle est exposée à des températures cryogéniques: elle devient légèrement argentée.
  
Les matériaux noirs ont une autre fonction importante sur les instruments spatiaux, et particulièrement les instruments de détection infrarouge. Plus le matériau est noir, plus il dégage de la chaleur. En d’autres termes, les matériaux super noirs comme le revêtement en nanotubes de carbone peuvent être utilisées sur des appareils qui enlèvent la chaleur des instruments et la font s’échapper dans l’Espace. Cela refroidit les instrument à des températures plus basses, ce qui leur permet d’être plus sensibles aux faibles signaux.
Pour empêcher que les peintures noires perdent leurs propriétés aux longues longueurs d’onde, on utilise des époxys chargées de particules métalliques conductrices pour créer un revêtement noir. Cependant, ce mélange ajoute du poids, ce qui n’est pas souhaitable. Avec le revêtement en nanotubes de carbone, le matériau est moins dense et reste noir, donc toujours efficace.

Source : NASA, Guy Doyen

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