Uma equipe de pesquisa científica chinesa propôs recentemente uma nova solução de revestimento automotivo que mistura nanotecnologia e pigmentos tradicionais, que deverá alcançar uma aparência “extremamente preta” próxima a um “buraco negro” nos modelos produzidos em massa. Este novo revestimento híbrido combina um revestimento ultrapreto avançado de nanotubos de carbono alinhados verticalmente (VACNT) com um processo convencional de pulverização de pigmento negro de fumo à base de água. Melhora muito a durabilidade e a capacidade de pulverização industrial do revestimento, ao mesmo tempo que mantém capacidades de absorção de luz ultra-altas. A taxa de absorção do revestimento na faixa de luz visível chega a 99,90% e quase não reflete luz, criando um forte efeito de imersão visual.
Por trás desta tecnologia está o rápido aumento da procura de tinta preta para automóveis no mercado automóvel chinês. No passado, os brancos representavam cerca de dois terços do mercado de automóveis novos da China, mas agora os pretos saltaram para quase um quarto. Espera-se que cerca de 7,5 milhões de novos carros pretos cheguem às estradas na China este ano, o que é ainda mais do que os principais mercados da Europa e da América do Norte juntos. Na mente dos consumidores, o preto profundo tornou-se um símbolo de status e luxo, e as preferências do mercado estão mudando de “qualquer cor serve, desde que seja branco” para “quanto mais escuro, melhor”.
Já em 2019, a BMW usou um revestimento "super preto" em escala nanométrica em um carro-conceito X6, que foi chamado de "carro mais preto do mundo" na época. Seu princípio fundamental é reter a luz incidente na estrutura porosa, construindo uma "nanofloresta" composta de nanotubos de carbono na superfície, alcançando assim a absorção de 98% a 99,9% da luz nas faixas ultravioleta, visível e infravermelha distante. Porém, esse tipo de revestimento possui processos complexos, custos elevados e propriedades mecânicas frágeis. Tem sido difícil atender aos requisitos dos veículos produzidos em massa em termos de pulverização, resistência às intempéries e resistência ao desgaste.
O foco do revestimento ultra-preto híbrido desenvolvido pela equipe chinesa desta vez é introduzir pigmentos de negro de fumo tradicionais, mantendo ou mesmo aumentando o efeito de "armadilha de luz" do conjunto de nanotubos. Os pesquisadores fizeram com que as partículas de pigmento negro de fumo se organizassem espontaneamente ao longo do conjunto de nanotubos de carbono para formar uma superfície áspera composta de “picos e vales” microscópicos. Esta estrutura também pode dispersar e reter a luz incidente múltiplas vezes, fazendo com que a taxa de absorção total do revestimento na região da luz visível exceda 99%. Comparado com os frágeis revestimentos de nanotubos puros anteriores, este material híbrido melhora muito a resistência mecânica e as propriedades de adesão e está mais próximo dos requisitos da indústria automotiva para revestimentos de produção em massa.
Liu Zhiwei, pesquisador químico da equipe de tecnologia de cores do principal centro de P&D do Nippon Paint Group em Xangai, disse que no mercado chinês, a cor da carroceria se tornou um dos principais pontos de venda. A pintura preta profunda tem sido a cor icônica dos carros de luxo e é amplamente preferida por sua aparência elegante, forte impacto visual e temperamento luxuoso. Ele ressaltou que os fabricantes de veículos estão procurando ativamente soluções de revestimento ultrapreto que possam ser produzidas em massa e tenham escuridão extrema para fortalecer a imagem de sua marca na competição acirrada.
Em termos de adaptação de processos, um dos destaques deste novo revestimento híbrido é que ele pode ser aplicado através de uma linha tradicional de produção de spray automotivo, sem a necessidade de reconstruir completamente o processo de revestimento existente. Em testes expostos a umidade e ambientes com alta umidade, a equipe de pesquisa descobriu que o revestimento teve um bom desempenho em termos de estabilidade a longo prazo e passou em testes importantes como umidade, resistência à água e adesão, mostrando bom potencial para aplicação industrial. A equipe de Xangai concluiu a exibição de pintura em spray em um modelo de carro. A carroceria do carro apresenta um preto profundo que é quase não refletivo, e os detalhes da superfície curva da carroceria são quase invisíveis sob a luz.
Do ponto de vista dos princípios técnicos, o próprio revestimento do conjunto de nanotubos de carbono alinhado verticalmente (VACNT) é um dos materiais "mais negros" conhecidos pela comunidade científica. Sua estrutura tubular em nanoescala é perpendicular à superfície do substrato, formando porosidade extremamente alta e múltiplos canais de dispersão. Depois que a luz incidente entra na “nano floresta”, ela é continuamente espalhada e absorvida, tornando extremamente difícil sua fuga, alcançando assim uma absorção de luz extremamente alta. Já em 2014, o Vantablack, desenvolvido pela empresa britânica Surrey NanoSystems, atraiu ampla atenção com base em princípios semelhantes e tem sido aplicado em áreas como arte e extinção interna de telescópios espaciais.
No entanto, quando se trata de cenários de aplicação exigentes, como automóveis, como equilibrar o desempenho óptico final com o desempenho mecânico e de processo sempre foi o maior problema na implementação de engenharia. A solução híbrida de negro de fumo e nanotubo de carbono (CB-CNT) proposta pela equipe chinesa, desta vez, sinergiza os dois tipos de materiais de carbono no nível micro. Ele não apenas aproveita a capacidade de superabsorção de luz do conjunto de nanotubos, mas também depende da rota de processo madura e da resistência física do sistema de negro de fumo convencional, proporcionando a possibilidade de produção em massa em grande escala.
Os pesquisadores também disseram que, no futuro, deverão introduzir ainda mais a Tecnologia de Índice de Refração Gradiente (GRIT) neste sistema híbrido, ou seja, construir uma estrutura com índice de refração que muda gradualmente de cima para baixo dentro do revestimento para reduzir ainda mais a reflexão da superfície e permitir que a luz "não tenha para onde escapar" após entrar no revestimento. No campo dos materiais ultrapretos, algumas das conquistas mais recentes aproximaram-se do chamado nível de absorção "quatro noves" (99,99%), mas nesta faixa extrema, como medi-lo com precisão é um desafio por si só.
Resultados relevantes foram publicados na revista acadêmica "Matter & Light" e divulgados pela Cell Press e EurekAlert. Os observadores da indústria acreditam que, à medida que a procura por modelos pretos topo de gama no mercado local da China continua a crescer, uma vez que este tipo de revestimento ultra-preto com viabilidade de produção em massa seja verdadeiramente introduzido nos OEM, espera-se que traga um novo foco competitivo em múltiplas dimensões, tais como design visual, reconhecimento de marca e tapetes funcionais. Se ele pode realmente ganhar o título de "revestimento automotivo mais preto do mundo" ainda pode ser difícil de determinar antes do desenvolvimento da tecnologia de medição, mas uma competição técnica e estética em torno do "preto extremo" obviamente começou no mercado chinês.