La ciencia china sobrepasa las leyes naturales: crean una pintura para coches ‘ultranegra’ que absorbe el 99,9 % de la luz

Un equipo de investigadores desarrolló una pintura ultranegra para coches capaz de absorber más del 99,9 % de la luz visible, según un estudio publicado en la revista Matter & Light, del grupo Cell Press. El recubrimiento combina negro de carbono con nanotubos de carbono en una fórmula que multiplica la capacidad de absorción de las pinturas negras que usa hoy la industria automotriz.

El negro de carbono convencional, el pigmento estándar del sector, absorbe como máximo un 99,8 % de la luz y refleja entre 1,5 % y 4 % del espectro visible. El nuevo recubrimiento reduce esa reflectancia media a alrededor de 0,08 %, con un mínimo puntual cercano al 0,05 % en algunas zonas de la superficie.

La investigación estuvo a cargo de Zhiwei Liu, Changyi Pan y Jet Cui, del Centro Global de Investigación y Desarrollo de Color de NIPSEA Group, la matriz de Nippon Paint (China) Company con sede en Shanghái.

¿Cómo logra la pintura ultranegra absorber el 99,9 % de la luz?

La negrura de un recubrimiento depende de dos factores. Primero, la capacidad de absorción intrínseca del material. Segundo, si la superficie cuenta con trampas ópticas capaces de retener la luz que entra, en lugar de devolverla hacia afuera.

El negro de carbono convencional solo cumple el primer punto y llevaba años estancado en ese 99,8 % de absorción. Los investigadores lograron el segundo efecto al unir el pigmento con nanotubos de carbono en una dispersión acuosa.

Fuertes interacciones entre las partículas hacen que el negro de carbono se distribuya de forma uniforme a lo largo de los nanotubos, en una estructura que los propios autores describen como «conectando los puntos».

Esa disposición crea una textura microscópica irregular, con picos y valles diminutos. Cuando la luz llega a esa superficie, rebota dentro de esos valles en lugar de reflejarse hacia afuera y termina absorbida por repetición, de forma parecida a como funciona una espuma insonorizante.

Los valores de negrura que alcanzó el recubrimiento con este método son los más altos registrados hasta ahora en pruebas comparables de la industria.

El Vantablack y el coche de BMW que dispararon la búsqueda del negro extremo

Desde que BMW presentó en 2019 un coche conceptual recubierto con arreglos verticales de nanotubos de carbono de máxima negrura (Vantablack), los recubrimientos ultra-negros son una búsqueda constante en la industria automotriz.

El Vantablack comercial absorbe hasta un 99,96 % de la luz y logra un efecto visual de agujero negro óptico, pero resulta demasiado frágil y difícil de procesar para aplicarlo en la fabricación en serie.

El recubrimiento negro de carbono y nanotubos, en cambio, se puede aplicar con equipos de pintura estándar de la industria automotriz, con tecnología de rociado por campana rotativa y una concentración de pigmento del 5 % en la película seca final. Esa cifra está alineada con los sistemas de pintado que ya usan las fábricas de coches, algo que el Vantablack nunca logró.

¿Qué pruebas de durabilidad superó el recubrimiento desarrollado en China antes de pensar en coches reales?

La dispersión de negro de carbono y nanotubos mostró una estabilidad prolongada. Una prueba acelerada de centrifugado, equivalente a dos años de almacenamiento a temperatura ambiente, mostró una separación mínima entre los componentes.

El recubrimiento también pasó dos pruebas de adhesión sobre paneles de prueba. Catorce días de exposición a alta temperatura y humedad, y diez días sumergido en un baño de agua a 40 grados. En ambos casos, el recubrimiento no mostró defectos visibles ni se desprendió en la prueba de adhesión por corte cruzado.

Los desafíos que quedan antes de que la pintura ultra-negra llegue a los coches de calle

Según StudyFinds, los propios autores del estudio reconocen que todavía faltan pruebas más amplias sobre el recubrimiento, entre ellas resistencia a arañazos, a los rayos ultravioleta, a la corrosión, a los impactos de piedras y a los chorros de vapor de las líneas de lavado.

El principal obstáculo para la fabricación en serie es la viscosidad. Aumentar la proporción de nanotubos de carbono en la mezcla mejora la negrura, pero también dispara la viscosidad de la dispersión y complica la producción a gran escala. Los investigadores ajustaron esa proporción para equilibrar el rendimiento del color con la viabilidad de fabricación.