Mokslininkai sukūrė revoliucinę medžiagą, galinčią konvertuoti saulės šviesą į šilumą su neregėtu efektyvumu, atveriančią kelią pažangiems energijos saugojimo ir vandens valymo sprendimams.
Naujos eros pradžia: medžiaga, kuri saulės šviesą paverčia šiluma
Kanados INRS (Nacionalinio mokslinių tyrimų instituto) mokslininkai sukūrė novatorišką medžiagą – Ti₄O₇ fazės titano oksido plonus sluoksnius, kurie leidžia itin efektyviai konvertuoti saulės energiją į šilumą. Tai gali iš esmės pakeisti:
-
pastatų energinį efektyvumą
-
tvarių degalų gamybą
-
vandens valymo technologijas
Kodėl ši Ti₄O₇ fazė tokia ypatinga?
Ti₄O₇ priklauso vadinamosioms Magneli fazėms, kurios jau seniai garsėja unikaliomis elektrinėmis ir cheminėmis savybėmis. Tačiau iki šiol šių medžiagų taikymas buvo ribotas dėl:
-
sudėtingos sintezės
-
mišrių fazių susidarymo
-
negalimybės gauti gryną struktūrą
Šios problemos ribojo laidumo ir stabilumo galimybes, todėl Ti₄O₇ praktiškai nebuvo naudojama.
Sprendimas: plonų sluoksnių nusodinimas plazmos būdu
Profesorės El Khakani komanda pasitelkė „magnetron sputtering“ metodą – tai plazmos technologija, plačiai naudojama puslaidininkių pramonėje. Ši technika leido:
-
tiksliai kontroliuoti Ti₄O₇ sluoksnio storį (šimtai nanometrų)
-
padengti skirtingus paviršius: metalą, stiklą, silicį
-
pagerinti substratų savybes
Rezultatas – paviršiai, kurie efektyviai sugeria šviesą ir paverčia ją šiluma, be papildomo elektros energijos šaltinio.
Praktiniai pritaikymai: nuo vandens valymo iki išmaniųjų langų
Ti₄O₇ pagrindu sukurti ploni sluoksniai gali būti naudojami:
-
anodams vandens valymui nuo nuolatinių teršalų – dėl didelio laidumo ir atsparumo korozijai
-
vandenilio ir amoniako gamyboje – švarioje energijos pramonėje
-
išmaniuosiuose languose – kurie kaupia saulės šilumą ir padeda taupyti energiją žiemos metu
Pirmą kartą – mokslinis ryšys tarp šviesos sugėrimo ir šilumos perdavimo
INRS mokslininkai pirmą kartą įrodė ryšį tarp Ti₄O₇ sluoksnių optinės sugerties ir jų fototerminės konversijos efektyvumo. Tai svarbus proveržis, leidžiantis geriau suprasti, kaip saulės energija gali būti naudojama dar efektyviau.
Kokios galimybės atsiveria ateityje?
Perspektyvos:
-
atliekinės šilumos kaupimas pramonėje
-
šalutinių energijos srautų panaudojimas
-
tvari alternatyva vandens valymo sistemoms
Tyrėjai jau planuoja bendradarbiavimus su kitomis laboratorijomis, kad būtų galima išplėsti Ti₄O₇ sluoksnių taikymąįvairiose srityse.
