Исследователи из Куньминского университета науки и технологии в Китае разработали инновационный материал на основе пробкового дерева для накопления солнечной энергии — он продолжает вырабатывать электричество даже после захода солнца.
Ученые удалили из древесины лигнин (он пропитывает стенки растительных клеток в процессе их одревеснения), повысив ее пористость до 93%. Под микроскопом пробковое дерево выглядит как пучок выровненных микротрубочек диаметром 20−50 микрометров. Стенки этих каналов покрыли ультратонкими листами черного фосфорена, который поглощает свет в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах. Чтобы защитить материал от окисления, нанесли слой из дубильной кислоты и ионов железа. Для усиления поглощения света добавили наночастицы серебра, а водоотталкивающие свойства обеспечили углеродные цепочки — угол смачивания готовой структуры достиг 153 градусов (это означает, что вода просто скатывается с поверхности).
Каналы заполнили стеариновой кислотой: при нагревании она плавится и накапливает энергию, а при охлаждении затвердевает и отдает тепло. В результате материал накапливает около 175 килоджоулей тепла на килограмм массы, преобразует 91,27% солнечного света в тепло и проводит его почти в 4 раза эффективнее вдоль волокон. В сочетании с термоэлектрическим генератором система выдает до 0,65 вольт при стандартном освещении.
После 100 циклов нагрева и охлаждения характеристики материала практически не изменились. Он огнестойкий — затухает сам в течение двух минут — и обладает антимикробной поверхностью, препятствующей размножению бактерий.
Наша конструкция сочетает в себе огнестойкость, супергидрофобность и антимикробные свойства, что снижает прилипание пыли и колонизацию микроорганизмами, которые в противном случае могли бы ухудшить фототермические характеристики наружных систем.
Разработка открывает перспективы для энергоэффективных строительных материалов и автономных энергосистем, где надежность важнее пиковой мощности. Пока это лишь модели на будущее. Исследователям необходимо убедиться, что система может работать в больших масштабах, обеспечивая нужный уровень выработки энергии. В случае успеха, технологию можно будет адаптировать к другим наноматериалам и структурам биомассы: это поможет создать новое поколение солнечных энергосистем, способных самостоятельно улавливать и хранить энергию, а также управлять ею.
Ранее Наука Mail рассказывала, что обеззараживать воду можно в том числе при помощи солнечной энергии.
