История о роботе-светлячке, человеке и доме с бесплатной лампой
«Мягкое сияние для отдыха, а яркие энергичные цвета, чтобы сосредоточиться на работе - так освещение в комнате влияет на наше настроение и внимание. Плохое настроение? Подберите нужный оттенок и- вуаля- настроение улучшилось и даже зимняя слякоть уже в радость!»- кричал рекламно-информационный торговый робот-светлячок, пролетая над головой, одновременно предлагая каталог с разноцветными композитными лампами и фонарями.
-А поэкологичнее, что-нибудь есть?
-В продаже – нет, только в новостях. Послушайте, что пишут!...
Ученые из Королевского исследовательского института Новой Зеландии, Скион (Scion), Швейцарской технической школы Цюриха и Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и Технологии – Empa предложили покрывать лампы и дисплеи водостойкой люминесцентной пленкой на основе древесины-полностью безопасного материала для окружающей среды (Рис.1).Такая экоподсветка в будущем станет альтернативой разноцветному пластику и полимерным гибридным композитам в составе домашних осветительных приборов.
Изготовление люминисцентного эко-каркаса ученые проводили в несколько этапов. Сначала материал обесцветили, обработав древесину бальзового дерева (Ochroma pyramidale) раствором 1 % NaClO2/ацетата натрия, 1M NaOH и хорошенько промыв дистиллированной водой. Так, удалили 93 % лигнина, 49% гемицеллюлозы, 19% целлюлозы. Основной компонент, «попавший под сокращение», лигнин, придает желтоватый оттенок изделиям из древесины (например, его удаляют, чтобы получить белую бумагу - см. https://hij.ru/read/1047/), к тому же способен флуоресцировать, а это может повлиять на конечный цвет продукта.
Затем получили тонкую пленку (всего 60 мкм): делигнифицированную древесину поместили между мембранными фильтрами из полиэфирсульфона (PES) и бумаги, а затем отправили под пресс и высушили. Эту пленку ученые потом пропитали 50% раствором толуола/этанола, содержащем полупроводниковые CdSe/ZnS квантовые точки (QDs).
После сушки и прессования пленку покрыли гексадецилтриметоксисиланом (HDTMS) для того, чтобы придать материалу гидрофобные свойства. В результате получился плотная (1.14 ± 0.12 г/см3), тонкая (75 ± 30 мкм) и водостойкая деревянная пленка. Она светится зеленым и красным цветом, благодаря CdSe/ZnS квантовым точкам, которые под воздействием УФ-излучения флуоресцируют в диапазоне длин волн от 550 нм (зеленый свет) до 645 нм (красный свет). Команда ученых продемонстрировала, как использовать панели для освещения интерьера игрушечного домика (Рис.2). Цвета в дальнейшем можно поменять, заменив квантовые точки или внедрив в деревянный каркас другие неорганические наночастицы.
Видео о том, что такое квантовые точки и для чего они могут пригодиться:
«Да, освещение в комнате важная штука, в моем доме от него многое зависит и ничего от меня самого. Но покупать лампу мне ни к чему, светлячок! Она бесплатно освещает мой сон самыми яркими белыми точками каждую ночь, а днем, она меняет свой режим, и, если повезет, согревает теплым желтым светом»,-задумчиво сказал бездомный, указывая на небо.
Источники научной информации:
https://www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201104114736.htm
Qiliang Fu, Kunkun Tu, Christian Goldhahn, Tobias Keplinger, Maria Adobes-Vidal, Mathias Sorieul, Ingo Burgert. Luminescent and Hydrophobic Wood Films as Optical Lighting Materials. ACS Nano, 2020; 14 (10): 13775 DOI: 10.1021/acsnano.0c06110
Подписывайтесь на канал Stories from Labs, и страничку в twitter - будет интересно и познавательно!