Китайские ученые создали из древесины материал, который превращает свет в электроэнергию

Фото: Getty Images

Обычная древесина бальзы может поглощать солнечный свет, накапливать тепло и генерировать электроэнергию даже в темноте. Это стало возможным благодаря тому, что китайские ученые изменили ее клеточную структуру. Об этом пишет techradar.

Исследователи говорят, что для достижения такого результата внутренняя структура древесины была трансформирована на наноуровне.

Они выбрали бальзу не из-за ее прочности, а из-за естественного расположения микроканалов, которые направляют тепло и удерживают другие материалы на месте.

Как на самом деле работает система на основе древесины?

Сначала ученые удалили лигнин — компонент, придающий древесине цвет и жесткость, — повысив пористость материала до более 93%.

После чего они покрыли стенки каналов сверхтонкими слоями черного фосфорена — материала, который поглощает солнечный свет в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах и преобразует его в тепло.

"Каждый нанолист фосфорена получил защитный слой из дубильной кислоты и ионов железа, что создало молекулярный щит, предотвращающий окисление", — объясняют в материале.

Отмечается, что даже после 150 дней солнечного облучения покрытый материал оставался стабильным.

"Наночастицы серебра были добавлены для усиления поглощения света с помощью плазмонных эффектов, а длинные цепи углеводородов были присоединены к поверхности, чтобы сделать ее водоотталкивающей", — подчеркнули в издании.

Готовая структура имела угол контакта 153 градуса, что свидетельствует о том, что вода просто скатывается с нее.

"Каналы были заполнены стеариновой кислотой — биоматериалом с фазовым переходом, который накапливает тепло во время плавления и высвобождает его во время затвердевания", — добавляют в публикации.

Такой материал накапливал примерно 175 кДж тепла на килограмм и преобразовывал 91,27% поступающего солнечного света в полезное тепло.

Материал проводил тепло примерно в 3,9 раза эффективнее вдоль волокон древесины. В сочетании с термоэлектрическим генератором он вырабатывал до 0,65 В при стандартном солнечном освещении.

"Когда солнечный свет попадает на материал, он расплавляет стеариновую кислоту, а тепло постепенно высвобождается после наступления темноты, чтобы поддерживать разницу температур в генераторе. Это позволяет системе продолжать вырабатывать электроэнергию даже после исчезновения источника света", — объяснили в издании.

Уже после 100 циклов нагрева и охлаждения характеристики материала почти не изменились. Также он был устойчив к горению, самозатухая в течение двух минут.

Ученые отметили, что их конструкция является огнестойкой, супергидрофобной и антимикробной, что предотвращает ухудшение характеристик на открытом воздухе из-за пыли и микробов.

"Подобные конструкции могут помочь регулировать тепло в электронике, повысить энергоэффективность строительных материалов или поддерживать небольшие автономные энергосистемы", — заверили в материале.

Однако производить этот материал в больших объемах, сохраняя его сложную слоистую структуру, будет нелегко.

Карпова Рада
Журналист AOinform