مهمترین کاربردهای اختصاصی وانتابلک، سیاهترین ماده جهان

وانتابلک به عنوان سیاهترین ماده جهان شناخته می شود و از زمان کشف آن تاکنون در صنایع مختلف به کار گرفته شده است. امروزه کاربرد وانتابلک در سه حوزه اصلی توسعه یافته است که عبارتند از:1- صنایع هوا فضا 2- صنایع خودرویی (سیستمهای نوری وسنسورها) 3- صنایع اپتیک و لنزی. در ادامه به بررسی موارد اشاره شده می پردازیم.
 
1-    کاربرد وانتابلک در صنایع هوافضا 
پوشش های وانتابلک برای حدف نور سرگردان در سیستم های نوری و همچنین برای کالیبراسیون بدنه سیاه سیستم دوربین های IR استفاده می شوند. وانتابلک برای حذف پرتوی نوری از طیف نانومتری UV گرفته تا طول موج میلی متر (THz) موثر می باشد. در حال حاضر قسمت هایی از ابزارهای فضایی در انگلستان با وانتابلک جایگزین شده است و از مواد سیاه قدیمی دیگر استفاده نمی شود. اما چرا استفاده از وانتابلک درابزار آلات فضایی اینقدر مهم و اثربخش است؟ 
زیرا در فضا، آلودگی نوری زیادی ناشی از نور ساطع شده از خورشید، ماه، زمین و بقیه سیارات و ستاره ها وجود دارد که این آلودگی نوری، برای طراحان سیستمهای نوری و دوربین مداربسته چالشهای زیادی را ایجاد می کند.
این چالش ها با محیط عملیاتی سخت و پیچیده پرتاب سخت تر و چالش براگیزتر شده است. اصلاح آلودگی نوری حاصله، مهندسان را وادار میکند تا به استفاده از تجهیزات جانبی روی آورند که رد نهایت منجر به افزایش وزن محموله فضایی می شود که مطلوب نیست. استفاده از وانتالک، کاهش اندازه و وزن یک سیستم حباب یا کالیبراسیون نوری را به همراه دارد در حالی که به میزان قابل توجهی پرتوهای نوری مزاحم را در تمامی زوایا حذف می کند.
پوشش های وانتابلک در شرایط مختلف و با در نظر گرفتن عملکرد نوری (THR ، BRDF و TIS)، پایداری دمایی، تماس با گرما و رطوبت، تماس با اشعه گاما و پروتون، شوک و لرزش آزمایش شده اند و در تمام موارد بسیار مقاوم و قابل اطمینان بوده اند. در تصویر زیر حباب دوربینهای ماهواره ای با پوشش وانتابلک (سمت چپ) و بدون پوشش وانتابلک (سمت راست) را مشاهده می فرمایید.
 حباب دوربینهای ماهواره ای با پوشش وانتابلک (سمت چپ) و بدون پوشش (سمت راست).
 
نوعی از وانتابلک به نام وانتابلک اس ویز(Vantablack S-VIS)، برای اولین بار در سال 2015 در ردیاب ماهواره های کنترل فاجعه مورد استفاده قرار گرفت و به مدار 550 کیلومتری برای ماموریت فرستاده شد. نوع وانتابلک اس ویز( Vantablack S-VIS) و نسخه بهینه شده IR آن  با نام وانتابلک اس آی آر( Vantablack S-IR ) روی ISS پرواز کرده اند و برای واحدهای کالیبراسیون اجسام سیاه، حفره های پیچیده و واحدهای طیف سنجی به کار گرفته شدند.
روکش وانتابلک به طور قابل توجهی عملکرد پرتوی نور سرگردان را بهبود می بخشد و پیچیدگی سیستم را بسیار کاهش می دهد. این امرعلاوه بر بالا بردن دقت تصاویر و داده ها منجر به کاهش واقعی وزن و حجم ابزار شده و در نتیجه صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های تولید و پرتاب ماهواره را به دنبال خواهد داشت. 
2-    کاربرد وانتابلک در صنایع خودرو سازی
سیستم های هوشمند کمک به رانندگان، سطح جدیدی از عملکرد و قابلیت اطمینان را طلب می کنند، به ویژه در مواردی که عملکرد مستقل مورد نظر باشد. سنسورهای پشتیبانی این عملکردها باید بتوانند شرایط بحرانی را در کلیه حوادث تشخیص دهند و از آلودگی نوری که ممکن است باعث کور شدن موقتی سنسور که منجر به پیامدهای ویرانگر می شود، بی تاثیر باشند. روکش وانتابلک باعث کاهش نور سرگردان و لکه روشن ناخواسته در سنسورها و نمایشگرهای نوری خودرو می شود و در صورت وجود شرایط روشنایی شدید، قابلیت دسترسی و قابلیت اطمینان سیستم را نیز حفظ می کند.
    صفحه نمایش خودرو 
برای افزایش ایمنی، تصاویر مجازی پیش بینی شده توسط نمایشگرهای خودو، باید از شرایط رانندگی با کیفیت و درک بالا برخوردار باشند. فشار چشم ناشی از کنتراست ناکافی یا نورهای مزاحم وسایل نقلیه در حال حرکت باید از بین برود تا راننده دچار اشتباه نشود. وانتابلک که در مسیرهای پیش بینی شده استفاده شده است قادر است خطاهای داخلی را بدون نیاز به تغییر در طراحی دستگاه، به صفر برساند.
    دوربین های خودرو
دوربین های اتومبیل وظایف مختلفی مانند اندازه گیری از راه دور، تشخیص اشیاء، هشدار عبور از خط، تشخیص علائم راهنمایی و رانندگی و موارد دیگر را به عهده گرفته اند. در مواجهه با روشنایی از منابع ناخواسته، تصاویر از تابش و درخشندگی رنج می برند. روکش وانتابلک که در قسمت جلوی دوربین یا سپرهای تابش نور اعمال می شود، عملاً این مشکل سنسور را از بین می برد. از بین بردن تابش خیره کننده منجر به تشخیص دقیق تر و در نتیجه سیستم های ایمن تر می شود.
    تشخیص و تنظیم نور
سنسورهای تشخیص و اندازه گیری نور خودرو (LiDAR) نقشه ای با وضوح بالا از محیط  روز و شب برای شناسایی اشیاء تهیه می کنند. نور آفتاب و سطوح سفید اغلب باعث افزایش نویز در سیستم های LiDAR می شوند و منجر به کاهش دامنه تشخیص و درنتیجه تشخیص نادرست شیء می شود. وانتابلک به کار رفته در اپتیکهای برگشتی LiDAR  تمام نور محیط را جذب می کند و عملکرد کلی سیستم را به میزان قابل توجهی بهبود می بخشد.
    چراغهای جلو
ماتریس چراغهای جلو شامل میلیون ها پیکسل است که نه تنها جاده پیش رو را کاملاً روشن می کند، بلکه باعث کاهش تابش نور جاده می شود. این امر به ساخت چراغهایی با هدایت نور و مدیریت دقیق نیاز دارد. پرتو نور سرگردان و بازتاب های ناخواسته، نور اصلی را می پوشانند. وانتابلک استفاده شده در مناطق بحرانی، این اثرات را از بین می برد و به عنوان تله نور بسیار ناسب است.
3-    کاربرد وانتابلک در صنایع اپتیک سیستمهای لنزی (بهبود عملکرد لنزها در شرایط دشوار روشنایی)
توسعه سنسورهای دیجیتال با وضوح بالا باعث شده است که سیستم های نوری و لنزهای مرتبط با آنها تقریباً در هر قدم از زندگی امری عادی باشند. وضوح، اندازه و حساسیت این سنسورها تا حدی بهبود یافته است و عملکرد سیستمها با چگونگی حذف ورودی های ناخواسته تعیین می شود. از ساختارهای پیچیده و روکشهای جذب شده برای جذب نور سرگردان و ناخواسته استفاده شده است، اما از آنجا که برنامه های جدید تقاضا عملکرد بالاتری دارند، راه حل های کارامدتری مورد نیاز است. وانتابلک اس ویز(Vantablack S-VIS ) یک پوشش بهینه شده است که برای نگهدارنده لنزهای پلاستیکی یا فلزی مورد استفاده قرار میگیرد. بازتاب بسیار کم آن در طیف وسیعی از طول موج بی نظیر است و از سرکوب مطلوب نور سرگردان در تقریباً هر سیستم نوری اطمینان می یابد. پوشش وانتابلک باعث از بین رفتن لکه روشن، قرار گرفتن در معرض بیش از حد و غرق شدن در نور ناخواسته و در نتیجه ارائه تصاویر با کنتراست بالاتر و با کیفیت بالاتر می شود. 
همچنین در طرح ها و تصاویر نوری، تضاد کامل روشن / خاموش حداکثر می شود و بهترین نتیجه را تضمین می کند.
وانتابلک اس آی آر (Vantablack S-IR) یک نمونه بهینه شده وانتابلک است و برای از بین بردن لکه روشن حرارتی و شبح در سیستم های دوربین IR طراحی شده است. هر دونوع وانتابلک (S-VIS و S-IR) قابل استفاده بر روی لنزهای فلزی یا پلیمری هستند. عکسبرداری از تصاویر در نور مستقیم خورشید چالش های قابل توجهی را برای عکاسان ایجاد می کند. اما وانتابلک عملکرد لنزها در شرایط دشوار روشنایی را بسیار بهبود میبخشد. تصویر زیر نشان دهنده از بین رفتن لکه روشن حرارتی در سیستم های دوربین IR با استفاده از وانتابلک می باشد.
 
استفاده از وانتابلک به منظورحذف لکه روشن حرارتی در دوربینهای IR
 
 
 
  • 209
  • 0
شاید از این نوشته‌ها هم خوشتان بیاید

0 کامنت

برای نمایش دیگر محتوای بلاگ بر روی لینک زیر کلیک کنید

کلیک کنید

من به دنبال سرمایه گذار هستم

پیدا کن