Новая технология захватывания солнечного света действует подобно подсолнухам

Устройства SunBOTss могут захватывать гораздо больше солнечной энергии, чем стационарные устройства, - пишет sciencenews.org со ссылкой на Nature Nanotechnology.

Когда солнце движется по небу, подсолнухи постоянно поворачиваются к нему, чтобы впитать больше света. Теперь человеком создан материал, который ведет себя так же.

Это первый искусственный материал, способный к фототропизму, сообщают исследователи 4 ноября в журнале Nature Nanotechnology. Исследователь материалов Ксимин Хе из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и ее коллеги выяснили, что цилиндры из материала, получившего название SunBOTs, могут маневрировать, чтобы захватить около 90% доступного солнечного света, даже когда солнце обращено к устройству не под прямым углом. Исследователи говорят, что когда-нибудь эту технологию можно будет использовать для оптимизации солнечных батарей, опреснения воды или перемещения роботов.

Другие ученые уже создавали искусственные материалы, которые могут тянуться к свету, но эти материалы произвольно останавливаются. SunBOTs могут саморегулироваться, перемещаясь в оптимальное положение, необходимое для поглощения солнечных лучей, а затем вносить небольшие изменения, чтобы оставаться там по мере смещения солнца.

Эта способность проистекает из конфигурации SunBOTs: полимер в форме стебля диаметром около 1 миллиметра с наноматериалом, реагирующим на свет. Наноматериал поглощает свет и превращает его в тепло; полимер сжимается в ответ на повышенные температуры.

Когда Хе и ее коллеги направили луч света на один из этих искусственных стеблей, освещенная сторона нагревалась и сжималась. Это заставляло его вершину наклониться к свету. Затем оставшаяся в тени нижняя часть стебля остывала, останавливая движение SunBOTs в положении, наилучшим образом ориентированном на поглощение света. Процесс повторялся при изменении угла светового луча.

Для создания своих первых SunBOTs исследователи использовали наночастицы золота и гидрогель. Но испытания с другими материалами, такими как наночастицы сажи и жидкокристаллические полимеры, показали, что компоненты можно смешивать и сочетать.

«Если у нас есть этот большой набор материалов, работающих по одному и тому же принципу… ученые могут использовать его в разных средах для различных применений», - говорит Сеунг-Вук Ли - биоинженер из Калифорнийского университета в Беркли, которая не принимала участия в исследовании. Например, она обнаружила, что гидрогель SunBOTs работает в воде.

SunBOTs могут быть выстроены в ряды, чтобы покрыть всю поверхность, создавая «мини-лес подсолнечника», - говорит она. Покрытие поверхностей этим материалом может решить одну из самых больших проблем в солнечной энергии: так как угол солнечного света меняется, когда солнце движется над головой, обычные материалы не могут работать эффективно.

Материалы, которые остаются в одном положении - как солнечные элементы на солнечной панели - захватывают около 24 процентов доступной энергии от солнца. По словам Беркли, просто двигаясь лицевой стороной к солнцу, множество солнечных батарей может собирать около 90% энергии солнечного света.

По словам Ли, благодаря созданию материала, который может следовать за солнечным светом, исследователи смогли поддерживать поглощение солнечной энергии почти на максимуме, когда солнце двигалось над головой.

СЛЕДУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ РАЗДЕЛА "ВИЭ"