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光を99.98％以上吸収する「至高の暗黒シート」 産総研
2023年1月18日 20:10
産業技術総合研究所(産総研)らの研究グループは、光を99.98％以上吸収する「至高の暗黒シート」を開発した。触れる素材で黒さ世界一で、従来の暗黒シートと比べても可視光の反射率が一桁低く、「レーザーポインターの光も消えて見える」という。
至高の暗黒シートは、カシューオイル黒色樹脂の表面に微細な凹凸を形成して光を閉じ込めることで、可視光の99.98%以上を吸収する。
イオンビーム照射と化学エッチングで微細な円錐状の凹凸(光閉じ込め構造)の原盤を形成し転写する方法を拡張したもので、今回、光吸収率が格段に向上した新しい暗黒シートの開発に成功。カシューオイル黒色樹脂は、素材内部からの散乱反射(くすみ)が特に少ないという特徴を持ち、光閉じ込め構造によって素材表面の鏡面反射(ぎらつき)も抑えることで、レーザーポインターが消えて見えるほどの深い黒を実現できるという。
産総研では2019年に紫外線～可視光～赤外線の全域で99.5％以上の光を吸収する「至高の暗黒シート」を発表している。今回の至高の暗黒シートは、従来品比較で可視光の半球反射率が一桁以上低い0.02%以下となり、「触れる耐久性を有する素材としては世界一の黒さ」としている。明るい場所でも沈む圧倒的な黒さを実現でき、背景の映り込みを防止できることから、「視覚表現にこれまでになく高いコントラストを提供する」としている。
従来の暗黒シートでの反射率低減を制約してきた原因は、カーボンブラック顔料による散乱だった。そこで、カーボンブラック顔料を用いない低散乱な黒色基材を探索し、漆塗りの代用にも用いられるカシューオイル樹脂に着目。シリコーン樹脂製の型を介することで、光閉じ込め構造の転写対象を拡大する技術も開発し、カシューオイル黒色樹脂に適用した結果、ぎらつきもくすみも抑えられ、可視光の反射率が従来比で一桁以上低い0.02％以下(光吸収率99.98％以上)となった。
また、世界一黒い材料とされてきたカーボンナノチューブ配向体は、あらゆる光を99.9％以上吸収するが、もろいため触ると性能が損なれてしまう。今回の「至高の暗黒シート」は、触っても性能が損なわれず、取り扱いが容易となっている。
今後は具体的な用途開発や実用化に向けた検討を進め、ライセンス契約のもと、素材メーカーなどに技術移転を行なっていく。同技術の詳細は、1月13日にScience Advancesに掲載された。