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.