Антиотражающие покрытия на основе наноструктурированного углеродсодержащего анодного оксида алюминия позволят увеличить поглощение солнечного света за счет уменьшения потерь на отражение.
Одним из важнейших вопросов современности является состояние экологии. Снизить риск причинения вреда окружающей среде позволяет альтернативная энергетика – получение энергии из возобновляемых источников, таких как солнце, вода и ветер. Особенно перспективным является направление солнечной энергетики – за счет полного отсутствия вредных выбросов в атмосферу. Несмотря на экологичность этот метод добычи энергии имеет свои недостатки: используемые сегодня покрытия не обеспечивают полного поглощения солнечного света.
Минимизировать потери, вызванные отражением света от поверхностей коллекторов солнечного излучения, призван проект «Антиотражающие черные композиционные покрытия на основе наноструктурированного углеродсодержащего анодного оксида алюминия», который разрабатывают доценты кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Екатерина Муратова и Светлана Налимова. «Как известно, любые покрытия способны отражать, поглощать и пропускать солнечный свет. Наши покрытия являются антиотражающими, то есть доля отраженного от них электромагнитного излучения на 1-2 порядка ниже, чем доля прошедшего и поглощенного. При этом содержание углерода позволяет регулировать соотношение между ними», – поясняет Екатерина Муратова.
Создание антиотражающих покрытий базируется на принципе электрохимического анодирования алюминиевых подложек – в электролит на основе щавелевой и винной кислот погружается алюминий и под действием электрического тока формируется углеродосодержащее пористое покрытие.
«Наша технология наиболее экономически выгодна по сравнению с технологиями создания аналогов абсорбирующих элементов, например, на основе кремниевых пластин, за счет использования относительно недорогих материалов – это алюминий, в виде фольги или покрытия, и электролитов с различной концентрацией винной и щавелевой кислот. Также процесс менее энергозатратный и не требует дорогостоящего оборудования», – комментирует Екатерина Муратова.
По словам ученых, разработанная технология позволит использовать покрытия не только в видимом, но и в инфракрасном диапазоне спектра. Это может лечь в основу исследований энергетики «умной одежды», электропитание которой будет осуществляться за счет тепла человеческого тела. На следующих этапах планируется модифицировать покрытия путем формирования нанокомпозитов.
В 2020 году авторы проекта выиграли грант Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук. Научно-исследовательская работа является логическим продолжением исследований слоев пористого анодного оксида алюминия, проводимых в учебно-научной лаборатории «Наноматериалы» в СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Несколько лет назад руководителем проекта Екатериной Муратовой были представлены уникальные результаты исследований оптических свойств мембран пористого анодного оксида алюминия в широком диапазоне длин волн (от 190 нм до 15 мкм). Выявленные учеными закономерности послужили поводом для дальнейшего изучения особенностей этого материала.
Источник информации: СПбГЭТУ «ЛЭТИ»
Источник фото: ru.123rf.com
