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テクノロジー

99.5%以上の光を吸い込む「暗黒」素材 107

ストーリー by hylom
HPは減らない 部門より
あるAnonymous Coward曰く、

産業技術総合研究所(産総研)らが、当たった光をほぼ100%吸収するという素材を開発した(時事通信産総研の発表)。

産総研によると、今回開発された素材はあらゆる光を吸収する「究極の暗黒シート」だという。表面は微細な円錐状空洞構造になっており、紫外線~可視光を99.5%以上、熱赤外線を99.9%以上吸収するそうだ。

この微細構造は加速器から出るイオンビームで樹脂に微細な「穴」を作り、その後化学物質で溶かして円すい形に広げる手法で原盤(型)を作り、そこに黒色のシリコンゴムを流し込むことで「暗黒シート」が完成するという。原盤は繰り返し使えるため量産性も良いとのこと。

黒は「何物にも染まらない唯一の色であり、黒色仕上げした外観は格調と高級感を感じさせる」とのことで、高級感ある黒の演出や黒が沈む高鮮明映像への貢献、サーモグラフィーでの熱赤外線の乱反射の防止といった用途が考えられるという。

  • by Anonymous Coward on 2019年05月21日 11時26分 (#3618316)

    先日、皇居の科学技術館でこれの原理を示す展示を見ました。
    角のブラックホール
    http://www.jsf.or.jp/exhibit/floor/5/5e/#entry-5263 [jsf.or.jp]
    確かに奥は真っ暗で何も見えませんでしたよ。地味〜な展示ではありましたが、なんか興味惹かれました。一緒に行った子供は「あっそ」的な反応でしたがw
    この展示を見ていたお陰で、今回の発表の内容もスッと頭に入ってきました。

    今回の暗黒シートは円錐状の凹みを並べる形態のようですが、逆に円錐状の突起を並べても効果があるようです。
    針のブラックホール
    http://www.jsf.or.jp/exhibit/floor/5/5e/#entry-5262 [jsf.or.jp]

    ここに返信
  • by yasiyasi (5450) on 2019年05月21日 11時48分 (#3618340)

    黒は「何物にも染まらない唯一の色であり、黒色仕上げした外観は格調と高級感を感じさせる」とのこと

    「へうげもの」の千利休が言いそうなコメントだな。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      Vantablackがそうだったように、実際に見たら立体感のない純然たる黒い穴で
      「外観」なんて認識できないんだよねたぶん。
      現象としては興味深いけど感受性の世界とは相容れない性質な気がする。
      それとも、触覚でのみ感じることができる艶とかなんとか適当にコピーつけて芸術品として売ったりするのだろうか。

  • by nemui4 (20313) on 2019年05月21日 7時08分 (#3618179) 日記

    (左)今回開発した暗黒シート (右)その表面の微細な円錐状空洞構造の電子顕微鏡画像
    ライン状の照明の真下でも、暗黒シートは微細空洞構造が光を吸収して反射が見えない。

    リンク先写真だと「円錐状空洞構造」というよりは「円錐状突起物」が並んでいるように見えるけど。
    あれらの円錐は内部が空洞ってことなんすかね。

    この微細構造は加速器から出るイオンビームで樹脂に微細な「穴」を作り、その後化学物質で溶かして円すい形に広げる手法で原盤(型)を作り、そこに黒色のシリコンゴムを流し込むことで「暗黒シート」が完成するという。原盤は繰り返し使えるため量産性も良いとのこと。

    この作り方だとやっぱり微細な「円錐状突起物」を生成しているように思えてしまう。

    という違和感を覚えた次第。

    ここに返信
    • by uippi (9904) on 2019年05月21日 10時30分 (#3618287) 日記
      形状は違うけれど、無響室と呼ばれる部屋もやはり三角柱(三角錐?)が壁に貼り付けてあるような感じで、壁に向かってきた音が真っ直ぐ跳ね返されないような感じでしたね。
      円錐状空洞構造ですが、電子顕微鏡画像を見る限り尖がったカルデラっぽい構造なので、まぁ大きな円錐の真ん中に竪穴が空いているってイメージなのかもですね。
    • by Anonymous Coward

      「円錐状」は「空洞」ではなく「空洞構造」に係っているということなんだと思う。

      • by Anonymous Coward

        空洞構造ってどこ?

        • by Anonymous Coward

          空洞放射の空洞は概念的なものであって、具体的な形状を指している訳じゃないんでは。
          重要なのは外側に出るまでに複数回反射すること。

          • by Anonymous Coward

            「概念的空洞」って「想像上の空洞」みたいな

            >重要なのは外側に出るまでに複数回反射すること。

            あの形状だと、外部から照射された光子は吸収と減衰反射してほとんどが奥に進んでいって。
            外部に漏れるのが0.5%以下ですか

    • by Anonymous Coward

      最後には、ブラックホールが作れちゃったりして。(気はおかしくてきなこもち)

    • by Anonymous Coward

      光の入射側から見ると、この突起構造は円錐状空洞構造になってる、ってことだと思うよ。

      凸凸凸凸凸凸凸凸凸凸凸

      この構造、上から見ると凹に見える、ってことと一緒じゃないかな。

      • by Anonymous Coward

        それって2D断面図ですよね、3Dだと突起が並んでるだけでしょう

    • by Anonymous Coward

      穴を空洞と言ったのが失敗だよね。
      穴は穴だし。空洞とは違うものを考えるのが普通。

      • by Anonymous Coward

        空洞構造、っていう術語じゃないの? 学術用語。
        変だよ、って言われても、その業界では普通なのでどうにもならない的なものではないかな。

    • by Anonymous Coward

      上手い表現が無くて、苦肉の策で微妙な書き方になった、とかじゃないかな。

      どーしても、「光が吸い込まれまくる狙った形状の『空間』をついに作れたよー」という所を強調したかったから、
      なんとしても、「突起が生えてる物体」ではなく、「突起がハマるように凹んだ空間を実現」と称したい。

      でも「空間から円錐を引いた形状」を表す単語が無かったので、もういいやと「円錐状」にしたとか。
      「状」が付いてるから、そこに「円錐そのものじゃなくてね、なんかそんなイメージ。分かるよね」という思いを強引に込めたとか。

    • by Anonymous Coward

      これを原盤としてシリコーンゴムに転写
      と書いてある
      原版が円錐空洞なんでしょうよ

      • by Anonymous Coward
        だよね。読めば分かる。何でみんな読まないんだろう?
    • by Anonymous Coward

      円錐状の穴がランダムに並んだ結果、残った部分が突起になってるんじゃない?
      写真をよく見ると突起物は円錐状じゃなく丸くえぐれてるように見える。

  • by minet (45149) on 2019年05月21日 7時15分 (#3618182) 日記

    黒い素材というと、美術館で展示されていた黒い穴、黒すぎて気づかなかった男性が誤って落下 [idle.srad.jp]なんてのがあったね。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      そのリンクをたどった先にあるVantablackという素材のほうが、少なくとも可視光に関しては高性能みたいですね

      • by lazy_chain (35875) on 2019年05月21日 13時36分 (#3618396) 日記

        光学機器の展示会でVANTABLACK見ました。
        カーボンアノチューブを垂直に配した構造で真空蒸着でコーティングする様です。
        反射率は可視光で 0.036% と非常に低いですが、触ると性能が劣化(構造上当然かもですが。ただし衝撃で剥離はしない。)するとのことでした。

        産総研のシートは反射率は VANTABLACK に及びませんが"この暗黒シートはシリコーンゴムの柔軟性を保っており、曲げても触っても、粘着テープを貼りつけて剥がしても、性能が劣化せず、高い光吸収率を維持できる"とのことなので汎用性が高いように思えます。

  • by Sukoya (33993) on 2019年05月21日 9時46分 (#3618256) 日記

    UOで、漆黒ローブ(漆黒タブ)が大人気だったのを思い出した……
    あれも後年提供されたなんちゃって黒とは違って完全に真っ黒けだったけど、
    ああいうのはみんな惹かれるものがあるのか。

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2019年05月21日 7時34分 (#3618189)

    なんだかホカホカ物質として使えそうだ

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      実際光を吸収し続けると温まって発光しだすから熱対策は重要

    • by Anonymous Coward

      cpuクーラーに使ってほしい

      • by Anonymous Coward

        意味がよくわかりません。
        当然、吸収といっても、熱伝導で熱を吸い取る訳じゃないですし、
        表面積が大きいという意味では、対流を促すための十分な間隙が必要だと思います。

        • by Anonymous Coward

          普通に考えたら、吸収と比例して放射も強いんと違うの?

          • by Anonymous Coward

            百歩譲ってそれが事実だとして、熱を電磁波に変換して放熱するのが合理的と思える理由が分からない。
            真空中ならともかく。

          • by Anonymous Coward

            普通に考えたら、それは「赤外線を99.9%以上吸収」と矛盾してるんと違うの?

            • by Anonymous Coward

              > 普通に考えたら、それは「赤外線を99.9%以上吸収」と矛盾してるんと違うの?

              矛盾してないんですよ。
              99.9%以上吸収した赤外線は普通は熱に変わります。
              発生した熱を熱伝導などで外に逃がせばカタログ通りの性能が出ます。
              逃がさないとこの物質の温度が上がり、黒体輻射という現象で
              (室温程度なら)赤外線を放射します。

              • by Anonymous Coward

                そりゃ熱を持っている以上赤外線を放射するのはわかってますよ。
                熱を逃がせは放射を抑えられるってことは放射量は条件によって変わるってことで「吸収と比例して放射も強い」ではないですよね。

              • by Anonymous Coward

                その放射された赤外線の結構な割合を吸収しちゃうんじゃないのかな。少なくとも表面が平らな物体よりは。
                結果として、放射を介したエネルギーの発散は少なく、熱伝導の割合が増える代物になるんではないかな。ヒートシンクには向かない。

                魔法瓶の内張とかに使えたりしないかな?

                あれ? サーモグラフィーで見るとどうなるんだ? 実際の温度より低く観測される?
                違うか、あれは赤外線量ではなく赤外線の波長を見てるから、観測しづらい物体になるだけか。

              • by Anonymous Coward

                > 放射量は条件によって変わるってことで「吸収と比例して放射も強い」ではないですよね。

                熱伝導によって逃がせる量が一定なら、熱伝導では逃がせずに放射として逃がす熱量は
                吸収に比例するので、そういう意味でしょう。
                白と黒の衣服を比較すると、白い方が温度が上がりにくいことは日常でも経験があると思います。

    • by Anonymous Coward

      太陽光温水器?で使えば効率アップしそう。

      • by Anonymous Coward

        多分普通は太陽光温水器とは言わず、太陽熱温水器と言うと思います。
        それはともかく、塵やほこりで微細構造が埋まってしまっては効果が半減するでしょうし、
        それを防ぐためにフィルターを追加するとすると、それの反射や透過率、汚れなどにより
        結局大した違いは無いということになりそう。

  • by Anonymous Coward on 2019年05月21日 7時50分 (#3618197)

    つまり、頭に塗れば黒く見れるってことでいいのか?

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2019年05月21日 10時12分 (#3618274)

    長方形で、各比が1:4:9の奴です。
    月を掘ったら出てきたやつです
    映画の話ですが。

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2019年05月21日 10時16分 (#3618276)

    ペンタブラックを上からぬって99.8%に上げなきゃ。

    ここに返信
  • by Anonymous Coward on 2019年05月21日 10時30分 (#3618288)

    頭にかぶせるだけで黒々。

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      マジック使えばよくね

  • by Anonymous Coward on 2019年05月21日 11時02分 (#3618304)

    光を吸収するとは?
    光はどこに行ってしまうのでしょうか?
    そのゴムにエネルギー蓄積されて爆発とかしないのでしょうか?
    赤外線も吸収するようなので熱放射で均衡を保つ事もなさそうだし・・・

    ここに返信
    • by Anonymous Coward

      ガチで吸収100%の物体を真空に置いたら、爆発すると思う。

      100%じゃなければ大丈夫。例えば、赤外線として放射されたエネルギーの99%を自分で再吸収しちゃうとすると、
      放出しようとしているエネルギーの内の1%はちゃんと外に放出される。

      温度が上がれば上がるほど放射しようとするエネルギーも増えて行くので、
      外から入ってくるエネルギーと、放出しようとするエネルギーの1%が釣り合ったところで温度上昇は止まってめでたしめでたし。

      100%の物体でも、真空じゃなかったら熱伝導で温度が下がるので、きっと何も起きない。
      ゴムが溶けるほどのエネルギーを光から吸収するより、ゴムが冷める方が速そうなので。

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計算機科学者とは、壊れていないものを修理する人々のことである

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