Vantablack光学模拟:从太空到道路

一辆镀有Vantablack涂层的宝马X6

如下图所示，设计过程中的材料选择对产品性能和安全性起着至关重要的作用。这个模拟结果展示了Vantablack®在解决杂散光问题方面的强大功能。但究竟什么是Vantablack?

模拟结果比较了常规黑色涂层和Vantablack应用于挡风玻璃相机陷阱

Vantablack是一种新型超黑涂料的品牌名称。这种涂层的独特之处在于，它们都具有低于1%的半球面反射率，并且从所有视角都能保持这一性能水平。最初的涂层被称为Vantablack，是经过独立验证的世界纪录，是最黑的人造物质。它最初是为星载黑体校准系统开发的，并在2015年获得了太空遗产，消除了卫星定位系统中的太阳眩光。

Vantablack涂层对太赫兹光谱范围以外的紫外线频率具有无与伦比的吸收能力。这些涂层的特性被应用于深空成像、汽车传感、光学系统、艺术和美学等领域。

萨里纳米系统公司的业务发展总监Michael Stellmacher说:“Vantablack能够承受太空发射期间的冲击和振动，以及极端温度，同时保持几乎完美的吸收能力，这使得它成为广泛汽车应用的首选。”“Vantablack涂层消除了平视显示器和相机眩光屏蔽中的反射。它们显著提高了激光雷达传感器的性能，并用于控制杂散光，并在汽车照明中创造独特的设计。”

一家公司如何在不投入太多资源进行原型测试的情况下预测这种材料的影响呢?

Ansys实验室光学测量装置

用特定材料进行杂散光分析

Ansys提供光学测量设备，无论是在实验室还是直接在现场使用手持设备，都可以获得材料的光学特性。获得的光学属性——例如。brdf(双向反射分布函数)或。material文件——被用作光学模拟的输入。

测试具有自身行为的高度特定的材料是至关重要的。你不希望使用通用光学属性作为模拟输入。您需要精确的应用模型，这可以通过光学测量设备和仿真来实现。通过光学模拟，您还可以测试多种材料组合，而无需参考昂贵的物理原型。

这种硬件和软件的原生组合是使Ansys Speos光学系统设计软件所以可靠。硬件和软件(包括为模拟准备测量数据的数据后处理算法)都旨在实现一流的光学模拟。

Vantablack杂散光使用案例场景

让我们以头灯设计为例。假设您未能通过规范测试，因为在设计中没有正确考虑公差。这个问题必须得到解决——在模型冻结后重新设计是不可能的。

使用Speos中的Light Expert功能，您可以精确地确定反射过多光而导致调节失败的几何面。一旦确定了前照灯杂散光的原因，就可以模拟必须涂上Vantablack才能去除这种寄生光的表面数量。你可以在不改变设计或核心材料选择的情况下拯救一个失败的项目。

但是，如果在早期设计阶段就采用Vantablack技术，避免在接近生产阶段或生产开始后出现此类问题呢?

在Ansys Speos(上)中使用低光束调节测量(下)进行模拟设置。

使用Speos，您可以从一开始就使Vantablack成为设计的关键特征。假设你在设计一个挡风玻璃摄像头。使用Speos测试不同形状和不同材料是快速且具有成本效益的，为您提供更多的选择，以便在开发的早期阶段找到正确的设计。例如，您可以模拟一天中的不同时间。可以确定关键的太阳位置，并作为后续测试的参考，确保系统在所有条件下都能运行。

如果您想了解更多关于Vantablack以及如何在Speos中使用它，请查看我们录制的网络研讨会:材料和测量-萨里纳米系统客座网络研讨会．