Att köra på natten kan vara en skrämmande utmaning för en ny förare, men med timmar av träning blir det snart en självklarhet. För självkörande bilar kanske det inte räcker med övning eftersom lidarsensorerna som ofta fungerar som dessa fordons "ögon" har svårt att upptäcka mörka föremål.
Ny forskning publicerad i ACS Applied Materials &Interfaces beskriver en mycket reflekterande svart färg som kan hjälpa dessa bilar att se mörka föremål och göra autonom körning säkrare.
Lidar, förkortning för ljusdetektion och avstånd, är ett system som används i en mängd olika applikationer, inklusive geologisk kartläggning och självkörande fordon. Systemet fungerar som ekolokalisering, men istället för att avge ljudvågor avger lidar små pulser av nära-infrarött ljus. Ljuspulserna studsar från föremål och tillbaka till sensorn, vilket gör att systemet kan kartlägga 3D-miljön det befinner sig i.
Men lidar kommer till korta när föremål absorberar mer av det nära-infraröda ljuset än vad de reflekterar, vilket kan uppstå på svartmålade ytor. Lidar kan inte upptäcka dessa mörka föremål på egen hand, så en vanlig lösning är att låta systemet lita på andra sensorer eller programvara för att fylla i informationsluckor. Denna lösning kan dock fortfarande leda till olyckor i vissa situationer.
Istället för att återuppfinna lidarsensorerna ville Chang-Min Yoon och kollegor göra mörka föremål lättare att upptäcka med befintlig teknik genom att utveckla en speciellt formulerad, mycket reflekterande svart färg.
För att producera den nya färgen bildade teamet först ett tunt lager av titandioxid (TiO2 ) på små glasbitar. Sedan etsades glaset bort med fluorvätesyra och lämnade efter sig ett ihåligt lager av vitt, högreflekterande TiO2 . Detta reducerades med natriumborhydrid för att producera ett svart material som bibehöll sina reflekterande egenskaper.
Genom att blanda detta material med lack kunde det appliceras som en färg. Teamet testade sedan den nya färgen med två typer av kommersiellt tillgängliga lidarsensorer:en spegelbaserad sensor och en 360-graders roterande sensor. Som jämförelse utvärderades även en traditionell kimröksbaserad version.
Båda sensorerna kände lätt igen den specialformulerade TiO2 -baserad färg men upptäckte inte lätt den traditionella färgen.
Forskarna säger att deras mycket reflekterande material kan bidra till att förbättra säkerheten på vägarna genom att göra mörka föremål mer synliga för autonoma fordon som redan är utrustade med befintlig lidar-teknik.
Mer information: 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
Journalinformation: ACS-tillämpade material och gränssnitt
Tillhandahålls av American Chemical Society
