Khi mặt trời di chuyển trên bầu trời, những bông hoa hướng dương liên tục tự định hướng để hấp thụ ánh sáng nhiều nhất (SN: 8/4/16). Bây giờ một loại vật liệu nhân tạo cũng có thể làm điều đó.
Đây là vật liệu nhân tạo đầu tiên có khả năng quang hóa, các nhà nghiên cứu báo cáo ngày 4 tháng 11 trong Công nghệ Nano tự nhiên. Các trụ hình trụ của vật liệu, được đặt tên là SunBOT, có thể điều khiển để thu được khoảng 90 phần trăm ánh sáng mặt trời, ngay cả khi mặt trời chiếu vào một góc xiên, nhà khoa học vật liệu Ximin He của UCLA và các đồng nghiệp của cô đã tìm thấy. Các nhà nghiên cứu cho biết công nghệ này một ngày nào đó có thể được sử dụng để tối ưu hóa các tấm pin mặt trời, khử muối trong nước hoặc di chuyển robot.
Các nhà khoa học khác đã tạo ra các chất nhân tạo có thể uốn cong về phía ánh sáng, nhưng những vật liệu đó dừng lại một cách tùy tiện. SunBOT có thể tự điều chỉnh, di chuyển vào vị trí tối ưu cần thiết để hấp thụ các tia mặt trời, sau đó thực hiện các điều chỉnh nhỏ để ở đó khi mặt trời thay đổi.
Khả năng đó đến từ cấu hình SunBOTs: một loại polymer có đường kính khoảng 1 milimet được nhúng với vật liệu nano phản ứng với ánh sáng. Vật liệu nano hấp thụ ánh sáng và biến nó thành nhiệt; các polyme co lại để đáp ứng với nhiệt độ tăng.
Khi Ngài và các đồng nghiệp huấn luyện một chùm ánh sáng trên một trong những thân cây nhân tạo này, phía được chiếu sáng nóng lên và co lại. Điều đó khiến cho đỉnh của nó uốn cong về phía ánh sáng. Mặt dưới mới được che bóng của thân cây sau đó được làm mát, ngăn chặn chuyển động của SunBOT ở vị trí được định hướng tốt nhất để hấp thụ ánh sáng. Quá trình lặp đi lặp lại khi góc của chùm sáng thay đổi.
Để xây dựng các SunBOT ban đầu của họ, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các hạt nano vàng và hydrogel. Nhưng các thử nghiệm với các vật liệu khác - như hạt nano đen carbon và polyme tinh thể lỏng - đã tiết lộ rằng các thành phần có thể được trộn lẫn và kết hợp.
Seung-Wuk Lee, một nhà nghiên cứu sinh học tại Đại học California, Berkeley, người không tham gia vào nghiên cứu cho biết, nếu chúng ta có những tài liệu lớn này hoạt động với cùng một nguyên tắc, thì các nhà khoa học có thể sử dụng nó trong các môi trường khác nhau cho các ứng dụng khác nhau. Chẳng hạn, các SunBOT hydrogel hoạt động trong nước, nhóm He He tìm thấy.
SunBOT có thể được xếp thành hàng để bao phủ toàn bộ bề mặt, tạo ra một khu rừng hướng dương mini, cô nói. Bề mặt phủ bằng vật liệu này có thể giải quyết một trong những vấn đề lớn nhất về năng lượng mặt trời: Khi góc của ánh sáng mặt trời trực tiếp thay đổi khi mặt trời di chuyển trên cao, các vật liệu thông thường có thể theo kịp.
Các vật liệu ở một vị trí - như pin mặt trời trên một tấm pin mặt trời - thu được khoảng 24% năng lượng có sẵn từ mặt trời. Đơn giản bằng cách di chuyển để đối mặt với mặt trời, ông nói, một loạt các SunBOT có thể thu hoạch khoảng 90 phần trăm năng lượng từ ánh sáng mặt trời.
Bằng cách tạo ra một vật liệu có thể theo ánh sáng mặt trời, các nhà nghiên cứu đã có thể giữ mức hấp thụ năng lượng mặt trời gần như tối đa khi mặt trời di chuyển trên đầu, Lee nói. Đây là một điều quan trọng mà họ đã đạt được.
0 Comments:
Đăng nhận xét