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Benzylcyanocoumarin-basierte NIR-reflektierende Beschichtungen optimieren LiDAR-Erkennung und thermisches Management autonomer Fahrzeuge
Ein neuartiges zweischichtiges schwarzes Beschichtungssystem mit Benzylcyanocoumarin-Farbstoffen bietet hohe Nahinfrarot-Reflexion für die LiDAR-Erkennung im Fahrzeugbau und reduziert gleichzeitig die Wärmeentwicklung. Die innovativen Beschichtungen übertreffen herkömmliche Kohlenstoffschwarz-Lösungen in Haltbarkeit und optischer Leistung.
Die optischen Eigenschaften von Außenbeschichtungen spielen eine entscheidende Rolle für die LiDAR-Erkennung autonomer Fahrzeuge. Forschende haben ein neuartiges zweischichtiges schwarzes Beschichtungssystem entwickelt, das Benzylcyanocoumarin-Derivat-Farbstoffe mit hochbeständigen PB15-Pigmenten kombiniert. Das Ergebnis sind überlegene Nahinfrarot-(NIR)-Reflexion und thermisches Management, bei gleichzeitig schwarzer optischer Erscheinung.
Die Beschichtungen erreichten Reflexionswerte unter 5 % im sichtbaren Bereich sowie Reflexionswerte von 67,8 % bei 905 nm und 48,8 % bei 1550 nm, den Hauptwellenlängen für LiDAR. Dies entspricht einer bis zu achtfachen Verbesserung der LiDAR-Erkennung im Vergleich zu herkömmlichen Kohlenstoffschwarz-Beschichtungen. Darüber hinaus reduziert der NIR-photothermische Blockierungseffekt die Oberflächenerwärmung um mindestens 30 °C, was die Energieeffizienz und den thermischen Komfort verbessert.
Event tip: fundamentals of functional coatings
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Hohe Haltbarkeit und Farbstabilität
Die photophysikalischen Eigenschaften der Beschichtungen wurden durch Anpassung der Aminsubstituenten in Benzylcyanocoumarin-Farbstoffen optimiert, wie durch UV-Vis-Spektroskopie und zeitabhängige Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen bestätigt. Die Varianten Dm-Black und De-Black zeigten außergewöhnliche Farbstabilität, mit einem Farbdifferenzwert unter 1 nach 216 Stunden UV-Bestrahlung und thermischer Alterung bei 120 °C.
Diese Ergebnisse unterstreichen das Potenzial farbstoffbasierter schwarzer Beschichtungen für Anwendungen in autonomen Fahrzeugen. Sie bieten eine Kombination aus verbesserter LiDAR-Erkennung, langfristiger Haltbarkeit und reduzierter Wärmeentwicklung. Die Technologie eröffnet vielversprechende Möglichkeiten für modernes Design und Funktionalität im Automobilbereich.
Quelle: Jang, S. H., Ko, J., Seong, J., Choi, W. J., Lee, D. J., Kim, S. H., et al. (2025). Evaluation of optical and thermal properties of benzylcyanocoumarin and its application in NIR reflective black coatings for automotive LiDAR detection. Progress in Organic Coatings, 109776. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2025.109776
