Коли сонце рухається по небозводу, соняшники повертаються за ним, щоб ввібрати якомога більше світла. Взявши за основу цю природну здатність рослин — фототропізм — вчені створили штучні матеріал, який здатний збирати максимальну кількість сонячної енергії, рухаючись подібно соняшникам.
За повідомленням розробників з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі (UCLA), опублікованому в журналі Nature Nanotechnology - це перший штучний матеріал, що володіє властивістю, аналогічною природному фототропізму. Винахід отримав назву SunBOT і являє собою крихітні витягнуті циліндри, здатні згинатися та захоплювати близько 90% доступного сонячного світла, навіть в разі падіння променів під сильним кутом.
Ця властивість була забезпечена завдяки особливій конфігурації SunBOT - в полімер у формі стебла діаметром близько 1 міліметра вбудований наноматеріал, який поглинає світло та перетворює його в тепло, а тіло полімеру зменшується у відповідь на підвищення температури. Це змушує вершину стебла згинатися в бік світла. Знову затінена нижня частина пристрою охолоджується, зупиняючи рух в стані максимальної абсорбції енергії. Процес повторюється зі зміною напрямку променя світла.
SunBOT здатний до саморегулювання та займає оптимальну позицію для поглинання сонячних променів, слідуючи за найменшими змінами напрямку світлового потоку. За словами вчених, в майбутньому, дана технологія може бути використана для оптимізації сонячних батарей, опріснення води або створення спеціальних роботизованих систем.
Для створення своїх перших SunBOT дослідники використовували наночастинки золота та гідрогель. Вчені також провели випробування з іншими матеріалами, такими як наночастинки сажі та рідкокристалічні полімери, та прийшли до висновку, що компоненти можна змішувати та поєднувати.
SunBOT здатні згинатися та захоплювати близько 90% доступного сонячного світла, навіть в разі падіння променів під сильним кутом. (Стрілки вказують напрямок вхідного світла)
«Якщо у нас є цей великий вибір матеріалів, які працюють за одним і тим же принципом... ми можемо використовувати їх в різних середовищах для різного застосування», - розповів Сеунг-Вук Лі, біоінженер з Каліфорнійського університету в Берклі, який хоч і не брав участі в дослідженні, але виявив, що гідрогель SunBOT працює також і у воді.
Крім цього, SunBOT можна групувати, створюючи цілі «поля з соняшників». Поверхні з таким покриттям можуть вирішити одну з найбільших проблем в сонячній енергетиці: нездатність геліосистем автоматично слідувати за рухом Сонця. Статичні пристрої — на кшталт фотоелементів в сонячних модулях — захоплюють близько 24% наявної сонячної енергії. У той час як масив SunBOT, повернений в бік Сонця, може зібрати близько 90% енергії його світла.
За словами Лі, завдяки створенню матеріалу, який може слідувати за Сонцем, дослідники змогли домогтися максимального поглинання сонячної енергії, а це може кардинально змінити сонячну енергетику. «Це головне, чого вони досягли», - заявив Лі.
Нагадаємо, що це не перша команда вчених, яких надихнули властивості фототропізму. Зовсім недавно, компанія SmartFlower Solar у співпраці з NEC Energy Solutions представила нову модель своїх самонавідних сонячних панелей Smartflower +Plus - «інтелектуального соняшника» з пелюстками з сонячних панелей, які розкриваються на світанку та стежать за рухом Сонця.
За матеріалами: Science News
