Mis à jour le 3 octobre 2024

Qu'est-ce que le Vantablack ?

Description de l'image : Surface recouverte de Vantablack montrant une absence totale de relief visuel. Les objets apparaissent comme des "trous noirs" ou des formes aplaties, car l'œil humain perçoit la lumière réfléchie pour juger de la forme et de la profondeur des objets.

Un matériau exceptionnellement noir

Le Vantablack est un matériau constitué de millions de nanotubes de carbone, chacun environ 3 500 fois plus fin qu'un cheveu humain. Ces nanotubes agissent comme des "pièges" pour la lumière : lorsqu'un rayon lumineux frappe la surface, il est presque entièrement absorbé. En fait, le Vantablack peut absorber jusqu'à 99,965 % de la lumière visible, ce qui en fait l'un des matériaux les plus sombres jamais créés.

Développé en 2014 par l'entreprise britannique Surrey NanoSystems, le Vantablack a rapidement attiré l'attention pour son apparence si noire qu'elle donne l'illusion d'un vide ou d'une surface en deux dimensions. Ce matériau est si efficace à absorber la lumière que les objets tridimensionnels recouverts de Vantablack semblent aplatis, comme s'ils n'avaient pas de volume.

Structure des nanotubes de carbone

La structure unique du Vantablack repose sur l'utilisation de nanotubes de carbone. Ces tubes microscopiques sont alignés verticalement et se comportent comme des cavités microscopiques qui capturent les photons. Lorsqu'un photon entre dans cette "forêt" de nanotubes, il rebondit de manière répétée entre les parois jusqu'à ce qu'il soit finalement absorbé par le matériau. Cette absence de réflexion lumineuse est la raison pour laquelle le Vantablack apparait aussi noir.

Mécanisme de capture des photons

Lorsqu'un rayon lumineux frappe la surface recouverte de Vantablack, il pénètre dans une sorte de "forêt" dense de nanotubes de carbone. Plutôt que de rebondir sur la surface (comme c'est le cas pour la plupart des matériaux), la lumière est piégée à l'intérieur du réseau de nanotubes.

Les photons de lumière sont capturés de manière répétée entre les parois des nanotubes, subissant une série de réflexions internes. À chaque réflexion, les photons perdent progressivement leur énergie en étant convertis en chaleur. Les nanotubes ne reflètent presque aucune lumière, ce qui réduit considérablement la possibilité de diffusion ou de réflexion externe.

Ce phénomène est comparable à une série de miroirs défectueux, où la lumière serait continuellement reflétée dans toutes les directions internes, mais sans jamais s'échapper. Cette absorption continue et répétée entraine la quasi-disparition de la lumière visible incidente, donnant l'impression d'un noir absolu.

La plupart des photons piégés dans cette matrice finissent par perdre leur énergie sous forme de chaleur, dissipée à travers le matériau. C'est ce qui permet d'atteindre des taux d'absorption aussi élevés, proches de 100 %. Le processus de conversion de la lumière en chaleur est essentiel pour empêcher la réémission des photons absorbés sous forme de lumière réfléchie.

Le Vantablack, en raison de sa capacité exceptionnelle à absorber la lumière, trouve des applications dans de nombreux domaines (astronomie, aérospatiale, optique, imagerie, militaire, etc.), souvent là où une absorption maximale de la lumière est requise ou où l'on cherche à créer des contrastes visuels extrêmes.

- Amélioration des télescopes : En réduisant la lumière parasite, le Vantablack permet d'observer des objets célestes plus faibles.
- Réduction de la réflexion de la lumière sur les satellites : Cela permet d'améliorer la précision des instruments de mesure et de réduire la signature thermique des satellites.
- Amélioration de la qualité des images dans les caméras et les appareils photo : Le Vantablack réduit les reflets internes et améliore le contraste.
- Fabrication de lentilles pour les yeux : Il permet de réduire la diffusion de la lumière et d'améliorer la vision nocturne.
- Camouflage : Le Vantablack rend les objets quasi invisibles, ce qui est particulièrement intéressant pour les équipements militaires.
- Réduction de la signature thermique : Les objets recouverts de Vantablack sont plus difficiles à détecter par infrarouge.

Mythes et réalités

Contrairement à certaines idées reçues, le Vantablack n'est pas un pigment ni une peinture. Il s'agit d'un revêtement technique appliqué à des surfaces spécifiques dans des conditions contrôlées. De plus, bien que le Vantablack soit souvent associé à l'art en raison de son effet visuel saisissant, il est surtout utilisé pour ses propriétés optiques dans des domaines comme la recherche scientifique et les technologies militaires.

En résumé

Le Vantablack agit comme une trappe à photons, où la lumière incidente est continuellement absorbée et convertie en chaleur, grâce à la structure des nanotubes de carbone qui minimise la réflexion lumineuse. C'est cette combinaison unique de géométrie et de matériaux qui permet au Vantablack d'absorber jusqu'à 99,965 % de la lumière visible, créant ainsi un des matériaux les plus sombres jamais inventés.