Schwarz wie Nanoröhrchen

Eine neuartige Beschichtung könnte Militärflugzeuge vor Radarwellen verstecken und sie am Himmel nahezu unsichtbar machen.

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Von
  • Katherine Bourzac

Eine neuartige Beschichtung könnte Militärflugzeuge vor Radarwellen verstecken und sie am Himmel nahezu unsichtbar machen.

Forscher an der University of Michigan (U-M) experimentieren mit einer neuartigen Beschichtung, die Militärmaschinen in der Nacht nahezu unsichtbar machen soll. Die Technik könnte gleichzeitig dafür sorgen, dass Flugzeuge nicht mehr auf dem Radar auftauchen.

Das Verfahren basiert auf Kohlenstoffnanoröhrchen, die als das schwärzeste bekannte Material gelten. Die langen Stränge aus reinem Kohlenstoff, jeder nur ein paar Nanometer im Durchmesser, bieten diverse praktische Eigenschaften – von großer Festigkeit bis zur elektrischen Leitfähigkeit. Sie absorbieren ein breites Spektrum – von Funkwellen über sichtbares Licht bis hin zu ultraviolettem Licht – und das nahezu perfekt. Forscher nutzten diese Eigenschaft bereits für hochempfindliche Bildsensoren und andere Prototypgeräte.

L. Jay Guo, Professor für Elektrotechnik an der U-M, kam nun auf die Idee, das Material auch zur Tarnung zu nutzen. Schließlich werden bei Stealth-Flugzeugen schon jetzt schwarze oder sehr dunkle blaue Anstriche verwendet, um sie am Himmel nahezu unsichtbar zu machen.

Guos Gruppe ließ im Test Wälder vertikaler Kohlenstoffnanoröhrchen auf der Oberfläche verschiedener dreidimensionaler Objekte wachsen. Dabei achteten die Forscher darauf, zwischen den einzelnen Elementen etwas Platz zu lassen. Das Ergebnis: Die Kohlenstoffnanoröhrchen sorgten dafür, dass die Objekte auf den Betrachter flach und schwarz wirkten – auch solche, die sich eigentlich deutlich von einem Siliziumwafer erhoben. Der Überzug half außerdem dabei, dass die Objekte auf schwarzem Hintergrund nahezu unsichtbar wurden. Lichtstrahlen reflektierten oder streuten sie kaum noch.

Der Effekt kommt zustande, weil die Nanoröhrchen das Licht perfekt absorbieren – und weil sie mit etwas Abstand zueinanderstehen. Im Experiment ergab sich so ein Brechungsindex, der nahezu mit dem der umgebenden Luft identisch war. Guo glaubt, dass ein Flugzeug mit einer solchen Beschichtung vor Radaranlagen sicher wäre. "Wenn es von den Strahlen getroffen wird, reflektiert nichts. Es ist so, als wäre kein Objekt vorhanden."

"Diese Art von Tarnmechanismus ist sehr interessant, besonders weil das Verfahren auch an der Luft demonstriert wurde", meint Ray Baughman, Direktor des MacDiarmid NanoTech Institute an der University of Texas. Der Forscher konnte selbst bereits zeigen, dass Nanoröhrchen unter Wasser ähnlich wirken, wenn sie erhitzt werden. Die optischen Eigenschaften des umgebenden Wassers verändern sich dabei, was die Illusion der Unsichtbarkeit schafft.

Tarnkappen-Materialien arbeiten mit der Manipulation von Licht, das auf sie trifft – es wird dabei quasi um sie herum gelenkt. Dies lässt sich normalerweise nur mit Spezialmaterialien in einem engen Spektrum erreichen, etwa bei Mikrowellen, rotem oder grünem Licht. Nanoröhrchen sind dagegen relativ einfach herzustellen und arbeitet in einem breiten Spektrum.

Noch ist es allerdings nicht praktikabel, Wälder aus Nanoröhrchen auf der Oberfläche von Flugzeugen wachsen zu lassen – das ist derzeit nur in kleinen Kammern bei hohen Temperaturen unter hohem Druck möglich. Guo glaubt allerdings, dass es in einigen Jahren möglich werden könnte, Nanoröhrchen auf der Oberfläche kleiner Partikel wachsen zu lassen, die dann Farben beigemischt werden könnten. (bsc)