Названные SunBOTs, устройства могут захватывать гораздо больше солнечной энергии, чем стационарные устройства. SunBOTs (на переднем плане этой иллюстрации) - это первый искусственный материал, который может маневрировать, как подсолнухи, лицом к солнцу, когда оно движется по небу.
Когда солнце движется по небу, подсолнухи постоянно ориентируются, чтобы впитать больше света . Теперь тип материала, созданного человеком, тоже может это сделать.
Это первый искусственный материал, способный к фототропизму , сообщают исследователи 4 ноября в журнале Nature Nanotechnology. Исследователи материалов Симин Хе из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и ее коллеги выяснили, что цилиндры из материала, похожие на стебли, называемые SunBOT, маневрировали для захвата около 90 процентов доступного света, падающего на поверхность под углом 75 градусов в лабораторных испытаниях. Исследователи говорят, что когда-нибудь эту технологию можно будет использовать для оптимизации солнечных батарей, опреснения воды или перемещения роботов.
Другие ученые создали искусственные вещества, которые могут наклоняться к свету, но эти материалы останавливаются произвольно. SunBOT могут саморегулироваться, перемещаясь в оптимальное положение, необходимое для поглощения солнечных лучей, а затем вносить небольшие коррективы, чтобы оставаться там при смене солнца.
Эта способность проистекает из конфигурации SunBOT: похожий на стебель полимер диаметром около 1 миллиметра с наноматериалом, реагирующим на свет. Наноматериал поглощает свет и превращает его в тепло; полимер сжимается в ответ на повышенные температуры.
Когда Он и его коллеги направили луч света на один из этих искусственных стеблей, освещенная сторона нагрелась и сжалась. Это заставило его вершину наклониться к свету. Затем заштрихованная нижняя сторона стебля остыла, останавливая движение SunBOT в положении, наилучшим образом ориентированном для поглощения света. Процесс повторяется при изменении угла светового луча.
Для создания своих первых SunBOT исследователи использовали наночастицы золота и гидрогель. Но испытания с другими материалами - такими как восстановленный оксид графена и жидкокристаллические полимеры - показали, что компоненты можно смешивать и сочетать.
SunBOT могут быть выстроены в ряды, чтобы покрыть всю поверхность, создавая «мини-лес подсолнечника», говорит она. Покрытие поверхностей этим материалом может решить одну из самых больших проблем в солнечной энергии: так как угол прямого солнечного света меняется, когда солнце движется над головой, обычные материалы не могут идти в ногу.
По его словам, материалы, которые остаются в одном положении - например, солнечные элементы на солнечной панели - захватывают около 22 процентов доступной солнечной энергии.
Создав материал, который может следовать солнечному свету, исследователи, возможно, открыли дверь для устройств, способных максимизировать поглощение солнечного света, даже когда солнце двигалось над головой, говорит Ли. «Это главное, чего они достигли».