Wetenschap
Chemici ontwikkelen sterk reflecterende zwarte verf om objecten beter zichtbaar te maken voor autonome auto's
's Nachts rijden kan een enge uitdaging zijn voor een nieuwe bestuurder, maar na uren oefenen wordt het al snel een tweede natuur. Voor zelfrijdende auto's is oefenen echter misschien niet voldoende, omdat de lidarsensoren die vaak als 'ogen' van deze voertuigen fungeren, moeite hebben met het detecteren van donkergekleurde objecten.
Nieuw onderzoek gepubliceerd in ACS Applied Materials &Interfaces beschrijft een sterk reflecterende zwarte verf die deze auto's kan helpen donkere objecten te zien en autonoom rijden veiliger kan maken.
Lidar, een afkorting voor lichtdetectie en bereik, is een systeem dat wordt gebruikt in een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder geologische kartering en zelfrijdende voertuigen. Het systeem werkt als echolocatie, maar in plaats van geluidsgolven uit te zenden, zendt lidar kleine pulsen van nabij-infraroodlicht uit. De lichtpulsen weerkaatsen van objecten en terug naar de sensor, waardoor het systeem de 3D-omgeving waarin het zich bevindt in kaart kan brengen.
Maar lidar schiet tekort als objecten meer van dat nabij-infraroodlicht absorberen dan ze reflecteren, wat kan gebeuren op zwartgeverfde oppervlakken. Lidar kan deze donkere objecten niet zelf detecteren, dus een veel voorkomende oplossing is om het systeem te laten vertrouwen op andere sensoren of software om de informatielacunes op te vullen. Deze oplossing kan in sommige situaties echter nog steeds tot ongelukken leiden.
In plaats van de lidarsensoren opnieuw uit te vinden, wilden Chang-Min Yoon en collega's donkere objecten gemakkelijker detecteerbaar maken met bestaande technologie door een speciaal samengestelde, sterk reflecterende zwarte verf te ontwikkelen.
Om de nieuwe verf te produceren, vormde het team eerst een dunne laag titaniumdioxide (TiO2 ) op kleine stukjes glas. Vervolgens werd het glas weggeëtst met fluorwaterstofzuur, waardoor een holle laag wit, sterk reflecterend TiO achterbleef2 . Dit werd verminderd met natriumboorhydride om een zwart materiaal te produceren dat zijn reflecterende eigenschappen behield.
Door dit materiaal te mengen met vernis kon het als verf worden aangebracht. Het team testte vervolgens de nieuwe verf met twee soorten in de handel verkrijgbare lidarsensoren:een op spiegels gebaseerde sensor en een 360 graden roterende sensor. Ter vergelijking werd ook een traditionele versie op basis van carbon black geëvalueerd.
Beide sensoren herkenden gemakkelijk de speciaal geformuleerde TiO2 verf op basis van verf, maar kon de traditionele verf niet gemakkelijk detecteren.
De onderzoekers zeggen dat hun sterk reflecterende materiaal de veiligheid op de wegen kan helpen verbeteren door donkere objecten beter zichtbaar te maken voor autonome voertuigen die al zijn uitgerust met bestaande lidar-technologie.