UBC's premium zwarthout kan telescopen, optische instrumenten en consumptiegoederen verbeteren

Dankzij een toevallige ontdekking hebben onderzoekers van de Universiteit van British Columbia een nieuw superzwart materiaal gecreëerd dat bijna al het licht absorbeert, waardoor de deur wordt geopend voor mogelijke toepassingen in fijne sieraden, zonnecellen en optische precisie-apparaten.

Professor Philip Evans en promovendus Kenny Cheng hebben geëxperimenteerd met het gebruik van hoogenergetisch plasma om hout waterbestendiger te maken. Toen ze deze techniek echter toepasten op de afgesneden uiteinden van houtcellen, werden de oppervlakken extreem zwart.

Metingen uitgevoerd door de afdeling natuurkunde en astronomie van de Texas A&M University bevestigden dat het materiaal minder dan één procent van het zichtbare licht reflecteert en bijna al het licht absorbeert dat erop valt.

In plaats van deze toevallige ontdekking te negeren, besloot het team zijn focus te verleggen naar het ontwerpen van ultradonkere materialen, wat een nieuwe benadering bood bij het zoeken naar de donkerste materialen op aarde.

Dr. Evans, professor aan het College of Forestry en hoofd van de afdeling Advanced Forest Products Manufacturing Technology aan de Universiteit van British Columbia, legde uit dat “superzwarte of ultrazwarte materialen meer dan 99 procent van de het licht dat erop valt – veel meer dan gewone zwarte verf, die ongeveer 97,5 procent van het licht absorbeert.

De behoefte aan ultrazwarte materialen neemt in de astronomie toe, omdat ultrazwarte coatings op instrumenten strooilicht helpen verminderen en de beeldhelderheid verbeteren. Ultrazwarte coatings kunnen de efficiëntie van zonnecellen verbeteren. Het wordt ook gebruikt bij de vervaardiging van kunstwerken en luxe consumptiegoederen zoals horloges.

De onderzoekers hebben prototypes van commerciële producten ontwikkeld met behulp van Super Blackwood, aanvankelijk gericht op horloges en sieraden, met plannen om in de toekomst andere commerciële toepassingen te verkennen.

Wonderhout

Het team noemde hun ontdekking Nixlon (niks-uh-lon) en registreerde het als handelsmerk, naar Nyx, de Griekse godin van de nacht, en Exelon, het Griekse woord voor hout.

Nog verrassender is dat Nxylon zwart blijft, zelfs als het is bedekt met een legering, zoals de goudverf die aan hout wordt gegeven om het elektrisch geleidend genoeg te maken om met een elektronenmicroscoop te worden bekeken en bestudeerd. Dit komt omdat de structuur van Nxylon inherent licht blokkeert in plaats van te vertrouwen op zwarte pigmenten.

Het team van de Universiteit van British Columbia heeft aangetoond dat Nxylon dure en zeldzame zwarthoutsoorten zoals ebbenhout en palissanderhout in wijzerplaten kan vervangen, en in sieraden kan worden gebruikt ter vervanging van zwarte onyx.

“De formulering van Nxylon combineert de voordelen van natuurlijke materialen met unieke structurele kenmerken, waardoor het lichtgewicht, stijf en gemakkelijk in complexe vormen te snijden is”, aldus Dr. Evans.

Nxylon is gemaakt van lindehout, een boom die veel voorkomt in Noord-Amerika en gewaardeerd wordt voor handwerk, dozen, gordijnen en muziekinstrumenten. Andere houtsoorten zoals Europees lindehout kunnen ook worden gebruikt.

Blaas nieuw leven in de bossen

Dr. Evans en zijn collega's zijn van plan een startup te lanceren, Nxylon Corporation of Canada, om de toepassingen van Nxylon uit te breiden in samenwerking met juweliers, kunstenaars en technologieproductontwerpers. Ze zijn ook van plan een plasmareactor op commerciële schaal te ontwikkelen om grotere, ultrazwarte houtmonsters te produceren die geschikt zijn voor niet-reflecterende plafonds en muren.

“Nxylon kan worden gemaakt van duurzame, hernieuwbare materialen die overal verkrijgbaar zijn in Noord-Amerika en Europa, wat leidt tot nieuwe toepassingen voor hout. De houtindustrie van BC wordt vaak gezien als een stervende industrie die zich richt op basisproducten – ons onderzoek toont het grote onaangeboorde potentieel ervan aan. zei dokter Evans.

Andere onderzoekers die aan dit werk hebben bijgedragen zijn onder meer Vicky Ma, Dingxing Feng en Sarah Xu (allemaal UBC-bosbouwfaculteiten); Luke Schmidt (Texas A&M Universiteit); en Mick Turner (Australische Nationale Universiteit).

Om interviews met onderzoekers te plannen of om toegang te krijgen tot extra beeldmateriaal, kunt u contact opnemen met [email protected]