Nejčernější černé SUV X6 na světě – „Vantablack“, je výsledkem spolupráce mezi BMW a Surrey NanoSystems. Třetí rozměr a křivky karoserie u takového povrchu zanikají. Zdroj: BMW

Henry Ford popisoval nabídku barev u svých automobilů následovně: „Zákazník může dostat jakoukoli barvu, pokud si přeje černou.“

Černá je u aut atraktivní i dnes. Automobilka BMW představila v roce 2019 u svého SUV X6 povrch karosérie s vertikálně uspořádanými uhlíkovými vlákny, který se chová jako „černá díra“, když pohltí 99,96 % dopadajícího světla. Materiál Vantablack vyvinula o pět let dříve parta nanotechnologů z University of Surrey, kteří následně založili firmu Surrey Nanosystems.

Vantablack je tvořen jakýmsi miniaturním lesem uhlíkových nanotrubiček, které jsou „na stojato“ rozmístěny tak, aby většina světla nebo záření dopadajícího na povrch vstupovala do prostoru mezi nanotrubičkami, opakovaně se od nich odrážela, a nakonec byla absorbována a přeměněna na teplo. Toto teplo není u většiny povlaků detekovatelné. Pronikne až k podkladu a v něm se rozptýlí. Povlak Vantablack je z valné části tvořen prázdným prostorem mezi nanotrubičkami, které zaujímají jen 0,05 % celkového objemu. Metr čtvereční povlaku díky tomu váží jen 2,5 gramu.

Karen Osborn by o svých zkušenostech s focením ryb s vlastnostmi připomínajícími tak trochu vesmírné objekty zvané černé díry, mohla dlouho vyprávět. Zdroj: Smithsonian Institution.

Ultračerní pavouci, motýli, ptáci a ryby

Zatímco u aut je ultračerná extravagancí, v přírodě je to často nutnost. Zvířata žijí ve tmě a mnohá se tam schovávají. Predátoři však vědí, jak je najít. Když nemají k dispozici echolokaci, jakou vládnou netopýři, volí často to nejjednodušší řešení. Prostě si na kořist posvítí. Tuhle strategii využívají například hlubinné mořské ryby. U hlubinných ryb břichatek (Oneirodes) to ale nemusí zabrat. Jsou „maskované tmou“ či přesněji „ultračernou“ barvou. Velmi názorně se o tom přesvědčila ichtyoložka Karen Osbornová, když se pokusila vyfotit břichatky vytažené z hlubin oceánu na palubu výzkumné lodi. Ať dělala, co chtěla, na snímku nebylo nikdy nic víc než temná silueta. Tělo ryb neodráželo do optiky fotoaparátu prakticky žádné světlo.

Ultračerná kůže ďasa Oneirodes a dalších hlubinných ryb pomáhá těmto tvorům se v temnotách oceánů dobře maskovat. Zdroj: Monterey Bay Aquarium Research Institute

Když vědci provedli příslušná měření, zjistili, že kůže břichatek pohltí 99,956 % dopadajícího světla. Vyrovnaly se tedy Vantablacku, ale nepotřebovaly k tomu uhlíkové nanotrubičky. Za svou ultračerň vděčí speciálnímu kožnímu pigmentu sbalenému do zvláštně utvářených granulí.

Břichatkám a dalším hlubinným rybám slouží ultračerné zbarvení k maskování před predátory. Mnozí z nich mají vlastní zdroj světla, kterým si ve věčné temnotě svítí na kořist. V případě břichatek to ale nepomáhá. Ve tmě jsou prostě neviditelné. Ultračerné zbarvení však najdeme i u jiných živočichů, například u pavouků, motýlů nebo ptáků. Ti se ale temným zbarvením nemaskují. Naopak, střídají ultračerné plochy s plochami velmi pestrých barev a využívají jejich kontrastu k tomu, aby k sobě přitáhli pozornost potenciálních partnerů.

Pavouci skákavky druhu Maratus karrie disponují ultračernou barvou odrážející 0,35 % dopadajícího světla. Pomáhají jim k tomu vysoké hrbolky na kutikule překryté navíc hustou vrstvou černých kartáčovitých šupin. Někteří babočkovití motýli odrážejí černými partiemi křídel jen 0,06 % dopadajícího světla a novoguinejští ptáci rajky princezniny (Astrapia stephaniae) odrážejí ultračernými pery jen 0,05 %. Nejčernější materiál vyrobený člověkem je tvořen uspořádanými uhlíkovými nanovlákny. Pohltí 99,995 % dopadajícího světla.

Po Evropě také Čína naskakuje na módní trend aut inspirujících se u hlubinných ryb. Zdroj: Matter and Light.

Čínská ultračerň

Ultračerná barva nenachází uplatnění jen v automobilovém průmyslu. Používá se třeba v optice při konstrukci teleskopů nebo kamer. Ale čtyřkolé vehikly jsou zdaleka nejpopulárnější. Vantablack však není zrovna materiál, po kterém by se následníci Henryho Forda sápali. Jeho výroba je náročná. Automobilky chtějí něco jednoduššího a levnějšího. A ve vývoji takových věcí figuruje na čelních místech Čína.

Čínská levnější strategie konstrukce ultračerných povlaků založených na disperzi ultrajemných sazí a uhlíkových nanotrubic (CB-CNT). Nanočástice (CB) rovnoměrně rozložené podél trubic (CNT) vytvoří jedinečnou nanostrukturu s dvojím efektem - vysokou vnitřní absorpční kapacitou a strukturální absorpcí. Tento „CB-CNT povlak“ absorbuje viditelné světlo z 99,90 %. Materiál má velký potenciál uplatnit se v automobilovém průmyslu. Zdroj: Zhiwei Liu a kol. Nippon Paint (China) Company,2026.

Nedávno představil tým vedený Zhiwei Liuem z šanghajské firmy Color Technology ve studii publikované vědeckým časopisem Matter & Light materiál, který se Vantablacku bezmála vyrovná, a přitom je pro výrobu mnohem jednodušší a na karosérii auta odolnější.

„V Číně se barva automobilů stala klíčovou vlastností rozhodující o prodeji,“ říká Zhiwei Liu. „Sytě černé povrchové úpravy jsou zákazníky již dlouho upřednostňovány. Jsou brány jako charakteristický znak luxusních automobilů díky svému elegantnímu vzhledu, silnému vizuálnímu dopadu a luxusnímu podtónu. Společnosti zabývající se automobilovými laky se proto snaží vyvinout masově použitelné ultračerné laky.“

Liuův tým vyvinul stabilní kompozitní materiál z pigmentu tvořeného nanočásticemi černého uhlíku a z uhlíkových nanotrubiček. Tento kompozitní materiál zapracoval do pojiva a nastříkal ho na model automobilu jako automobilový lak.

Současné černé laky spoléhají pouze na absorpci světla uhlíkovými částicemi a mají tak dané jasné limity v tom, kolik světla pohltí. Liu a spol. využívají „strukturální absorpce“ a jejich laky tak mohou absorbovat v průměru 99,90 % viditelného světla. Takto vzniklý nátěr navíc vykazuje dlouhodobou stabilitu, což je pro průmyslové aplikace nesmírně důležité.

Liu je přesvědčen, že zvýšením podílu uhlíkových nanotrubic může dosáhnout ještě „ultračernější“ barvy, ale přiznává, že by to přineslo potíže se zpracovatelností na průmyslové úrovni. Do budoucna si slibuje hodně od ultračerných povlaků tvořených několika vrstvami s různým indexem lomu. Podle Liua bude ještě chvíli trvat, než budou auta s tímto ultračerným lakem jezdit na silnicích, protože teď je třeba celou technologii uzpůsobit potřebám automobilek. Břichatky a další hlubinné ryby už tu svoji ultračernou nějaký ten pátek provozují a bez uhlíkových nanotrubic se obejdou. Možná je to tip pro ty, kteří by chtěli Číňany trumfnout a vyfouknout jim světový trh s ultračerným automobilovým lakem.

Video: Fresh from the Deep: Ocean scientists film elusive dreamer anglerfish in 4K

Redakce si dovoluje připojit momentálně nejnovější autorův pokec o aktivitě mozku a dalších zajímavostech z biologie

Prameny:

Davis, A. L., et al. (2020). Ultra-black camouflage in deep-sea fishes. Current Biology, 30(17), 3470-3476.

Davis, A.L., et al. (2020) Diverse nanostructures underlie thin ultra-black scales in butterflies. Nature Communications 11, 1294.

Gopal, L., & Sudarshan, T. (2023). Ultra-black coatings is the new black. Surface Engineering, 39(6), 636-640.

Liu Z., et al. (2026) Robust ultra-black automotive coating with structural absorption and high absorption efficiency based on waterborne carbon black/CNT composite. Matter & Light, https://www.cell.com/matter-light/fulltext/S3117-5848(26)00015-3

McCoy, D.E., et al. (2018) Structural absorption by barbule microstructures of super black bird of paradise feathers. Nature Communications 9, 1-8.

McCoy, D.E., et al. (2019) Structurally assisted super black in colourful peacock spiders. Proceedings of the Biological Science 286, 20190589
Mizuno, K., et al. (2009) A black body absorber from vertically aligned single-walled carbon nanotubes. Proceedings of the National Academy of Sciences 106:6044-6047