Kemikere udvikler meget reflekterende sort maling for at gøre objekter mere synlige for autonome biler

At køre om natten kan være en skræmmende udfordring for en ny chauffør, men med timers træning bliver det hurtigt en anden natur. For selvkørende biler er øvelse dog muligvis ikke nok, fordi lidar-sensorerne, der ofte fungerer som disse køretøjers "øjne", har svært ved at opdage mørke genstande.

Ny forskning offentliggjort i ACS Applied Materials &Interfaces beskriver en meget reflekterende sort maling, der kunne hjælpe disse biler med at se mørke genstande og gøre autonom kørsel mere sikker.

Lidar, en forkortelse for lysdetektion og rækkevidde, er et system, der bruges i en række forskellige applikationer, herunder geologisk kortlægning og selvkørende køretøjer. Systemet fungerer som ekkolokalisering, men i stedet for at udsende lydbølger udsender lidar små impulser af nær-infrarødt lys. Lysimpulserne hopper af objekter og tilbage til sensoren, så systemet kan kortlægge det 3D-miljø, det befinder sig i.

Men lidar kommer til kort, når genstande absorberer mere af det nær-infrarøde lys, end de reflekterer, hvilket kan forekomme på sortmalede overflader. Lidar kan ikke opdage disse mørke objekter alene, så en almindelig løsning er at lade systemet stole på andre sensorer eller software til at udfylde informationshullerne. Denne løsning kan dog stadig føre til ulykker i nogle situationer.

I stedet for at genopfinde lidar-sensorerne ønskede Chang-Min Yoon og kolleger at gøre mørke objekter nemmere at opdage med eksisterende teknologi ved at udvikle en specielt formuleret, meget reflekterende sort maling.

For at producere den nye maling dannede teamet først et tyndt lag titaniumdioxid (TiO₂ ) på små glasstykker. Derefter blev glasset ætset væk med flussyre, hvilket efterlod et hult lag hvidt, stærkt reflekterende TiO₂ . Dette blev reduceret med natriumborhydrid for at producere et sort materiale, der bibeholdt sine reflekterende egenskaber.

Ved at blande dette materiale med lak kunne det påføres som maling. Holdet testede derefter den nye maling med to typer kommercielt tilgængelige lidar-sensorer:en spejlbaseret sensor og en 360-graders roterende sensor. Til sammenligning blev en traditionel carbon black-baseret version også evalueret.

Begge sensorer genkendte let det specielt formulerede TiO₂ -baseret maling, men kunne ikke umiddelbart opdage den traditionelle maling.

Forskerne siger, at deres stærkt reflekterende materiale kan hjælpe med at forbedre sikkerheden på vejene ved at gøre mørke objekter mere synlige for autonome køretøjer, der allerede er udstyret med eksisterende lidar-teknologi.

Flere oplysninger: Suk Jekal et al., Designing Novel LiDAR-detectable Plate-Type Materials:Synthesis, Chemistry, and Practical Application for Autonomous Working Environment, ACS Applied Materials &Interfaces (2024). DOI:10.1021/acsami.4c00470

Journaloplysninger: ACS-anvendte materialer og grænseflader

Leveret af American Chemical Society