Самая чёрная машина на Земле выглядит так, будто из реальности вырезали кусок. Всё благодаря краске, поглощающей 99,9% света

Учёные разработали сверхчёрное автомобильное покрытие, которое поглощает почти весь видимый свет и при этом ближе к промышленному применению, чем прежние экспериментальные варианты. В основе материала лежит смесь сажевого пигмента и углеродных нанотрубок. Такое сочетание даёт очень глубокий чёрный цвет и выдерживает требования, важные для автомобильных лакокрасочных покрытий.

Авторы работы связывают интерес к материалу с китайским авторынком, где цвет кузова стал заметной частью позиционирования машины. Глубокий чёрный давно используют в премиальных автомобилях: он подчёркивает форму кузова, скрывает лишние визуальные детали и создаёт ощущение более плотной, монолитной поверхности. Но получить по-настоящему тёмное покрытие для серийного автомобиля сложнее, чем просто добавить больше чёрного пигмента.

Обычная чёрная краска выглядит тёмной потому, что пигмент поглощает часть падающего света. Чаще всего для этого используют технический углерод, или сажевый пигмент. У него есть предел: часть света всё равно отражается от поверхности, рассеивается внутри слоя или возвращается наружу. Поэтому даже очень качественный чёрный лак остаётся видимым как глянцевая или матовая поверхность, а не как почти бездонная темнота.

Интерес к сверхчёрным кузовам резко вырос после концепт-кара BMW 2019 года с покрытием на основе массива вертикально ориентированных углеродных нанотрубок. Такие структуры улавливают свет не только за счёт химического состава, но и за счёт геометрии. Луч попадает между нанотрубками, многократно отражается внутри микроструктуры и постепенно теряет энергию. Поверхность начинает восприниматься почти как провал в свет, потому что глаз получает крайне мало отражённого сигнала.

Проблема в том, что лабораторный эффект трудно перенести в автомобильную промышленность. Кузовное покрытие должно наноситься на большие поверхности, держаться на сложной форме, выдерживать воду, влажность, перепады условий, механические нагрузки и технологические этапы окраски. Массивы вертикально ориентированных нанотрубок дают сильное поглощение, но плохо подходят для массового производства, ведь покрытие нужно распылять, сушить и стабильно воспроизводить на производственной линии.

Новый материал предлагает более практичный путь. Исследователи получили устойчивый нанокомпозит из сажевого пигмента и углеродных нанотрубок, затем добавили его в связующее вещество для покрытия и нанесли распылением на модель автомобиля. Связующее удерживает частицы в плёнке, а пигмент и нанотрубки вместе отвечают за поглощение света. Такой формат ближе к обычной технологии окраски, чем выращивание сложной наноструктуры прямо на поверхности.

Главное отличие от стандартных чёрных покрытий в механизме поглощения. Сажевый пигмент работает как материал, который сам по себе хорошо забирает свет. Углеродные нанотрубки добавляют структурное поглощение: внутри слоя появляется сеть мелких объектов, где свет рассеивается, застревает и проходит более длинный путь, прежде чем выйти наружу. Чем дольше луч блуждает внутри покрытия, тем выше шанс, что энергия поглотится.

В результате плёнка поглощает в среднем 99,90% видимого света. Для глаза разница между обычным чёрным и таким покрытием будет не просто в оттенке. Поверхность с настолько низким отражением хуже показывает привычный объём, блики и мелкий рельеф. На кузове это может дать эффект очень плотной тени, особенно на изгибах и крупных панелях.

Для автомобильной краски важен не только цвет в день нанесения. Покрытие должно сохранять свойства после контакта с водой и влажным воздухом. В испытаниях плёнка показала хорошую долговременную стабильность после проверок водой и влажностью.

У технологии остаётся серьёзный компромисс. Чем больше углеродных нанотрубок в составе, тем сильнее покрытие может поглощать свет. Но высокая доля нанотрубок усложняет производство. Такие частицы нужно равномерно распределить в материале, не дать им собраться в комки, сохранить стабильность смеси и обеспечить нормальное распыление. Для автопрома важна не рекордная чернота одного образца, а повторяемый процесс, который можно контролировать на больших партиях.

Поэтому дальнейшая работа пойдёт в сторону технологичности. Исследователям нужно проверить диапазон условий нанесения: какая вязкость подходит для распыления, как покрытие ведёт себя при разных режимах сушки, насколько равномерно ложится слой, как плёнка выдерживает полный набор автомобильных тестов. Без таких проверок материал не попадёт на дороги, даже если в лаборатории уже показывает очень низкое отражение.

Авторы также рассматривают вариант многослойного покрытия с градиентом показателя преломления. Показатель преломления описывает, как свет проходит через материал и отражается на границе между слоями. Если сделать переход между воздухом и покрытием более плавным, можно снизить отражение на поверхности. В сочетании с нанотрубками и сажевым пигментом такой подход может дать ещё более тёмный визуальный эффект.