L’exploration des confins de l’univers et la recherche de précision dans le domaine de l’optique avancée nous amènent à repenser les matériaux et les technologies que nous utilisons. Une récente innovation dans le revêtement des alliages de magnésium promet de révolutionner la manière dont les télescopes spatiaux et les systèmes optiques captent et traitent la lumière.
Les systèmes optiques et les télescopes, en particulier ceux opérant dans le vide spatial ou dans des conditions extrêmes, nécessitent des revêtements capables de minimiser la réflexion de la lumière. Les revêtements existants, bien que fonctionnels, présentent des limites, notamment en termes de fragilité et de difficulté d’application sur des structures complexes.
Dans ce contexte, une équipe de chercheurs de l’Université de Shanghai pour la Science et la Technologie, en collaboration avec l’Académie Chinoise des Sciences, a développé un revêtement ultra-noir pour les alliages de magnésium de grade aérospatial. Ce revêtement, décrit dans le Journal of Vacuum Science & Technology A, absorbe 99,3 % de la lumière tout en résistant aux conditions les plus rudes.
Le processus derrière le revêtement ultra-noir
La méthode employée pour créer ce revêtement révolutionnaire est la déposition en couche atomique (ALD), une technique de fabrication en vide qui expose séquentiellement l’objet cible à des types spécifiques de gaz. Ces gaz adhèrent à la surface de l’objet en couches minces. Yunzhen Cao, l’un des auteurs de l’étude, souligne l’avantage majeur de la méthode ALD : sa capacité à couvrir uniformément des surfaces complexes, un atout crucial pour les applications optiques.
Le revêtement ultra-noir est constitué de couches alternées de carbure de titane dopé à l’aluminium (TiAlC) et de nitrure de silicium (SiO2). Ces matériaux travaillent de concert pour empêcher presque toute réflexion de la lumière sur la surface revêtue. Cao explique que le TiAlC agit comme une couche absorbante, tandis que le SiO2 crée une structure anti-reflet, piégeant ainsi efficacement la lumière incidente dans le film multicouche.
Des performances exceptionnelles
Les tests ont révélé une absorption moyenne de 99,3 % sur une large gamme de longueurs d’onde de la lumière, du violet à 400 nanomètres jusqu’au proche infrarouge à 1 000 nanomètres. Cette performance est d’autant plus remarquable que le revêtement a été appliqué sur des alliages de magnésium, fréquemment utilisés dans les applications aérospatiales mais sujets à la corrosion.
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Yunzhen Cao ajoute que le film démontre une stabilité exceptionnelle dans des environnements défavorables et résiste à la friction, à la chaleur, à l’humidité et aux variations extrêmes de température.
Les auteurs de l’étude espèrent que leur revêtement sera utilisé pour améliorer les performances des télescopes spatiaux et du matériel optique opérant dans les conditions les plus extrêmes. Ils travaillent actuellement à améliorer encore ses performances, notamment en élargissant sa gamme d’absorption de la lumière pour inclure les régions ultraviolettes et infrarouges.
Article : « Robust ultrablack film deposited on large-curvature magnesium alloy by atomic layer deposition featured » – DOI: 10.1116/6.0003305
Légende illustration : Photographies pour le test de la bande transversale du film ultra-noir sur l’alliage de magnésium.
