Cum Jet-Black Metal Transformă Lumina Soarelui În Abur

{h1}

Puterea cu abur, cândva o forță majoră din spatele revoluției industriale, ar putea reveni la modă, după ce cercetătorii chinezi au proiectat „cel mai întunecat metal” din lume, care transformă lumina solară în abur, cu o eficiență de aproximativ 90%.

Puterea cu abur, cândva o forță majoră din spatele Revoluției industriale, ar putea reveni la modă, după ce cercetătorii chinezi au proiectat „cel mai întunecat metal” din lume, care transformă lumina solară în abur, cu o eficiență de aproximativ 90%.

În ciuda faptului că este obținut din aur, așa-numitul „absorbant plasmonic” este negru cu jet, deoarece absoarbe 99 la sută din lumină în spectrul infraroșu vizibil. Designerii săi spun că aceasta este o îmbunătățire dramatică față de amortizoarele de metale anterioare și comparabilă cu cele mai întunecate materiale din lume, matricele de carbon-nanotub (CNT). Combinat cu structura sa poroasă, acest lucru permite metalului să folosească energia solară pentru a genera aburi la intensități și temperaturi de lumină mult mai mici decât abordările tradiționale care concentrează lumina soarelui la niveluri foarte ridicate pentru a conduce turbine cu abur.

Dispozitivul poate, de asemenea, să se asambleze, ceea ce ar putea permite fabricarea pe scară largă a absorbanților plasmonici pentru o serie de aplicații, au spus cercetătorii. [10 Tehnologii care îți vor transforma viața]

"Deschide o mulțime de posibilități în ceea ce privește cataliza solară, purificarea apei, senzori și detectori", a declarat co-autorul studiului Jia Zhu, profesor la Universitatea Nanjing din China. "Aburul poate fi folosit pentru a ucide bacteriile pentru aplicații biomedicale, alții încearcă să utilizeze aburul pentru a rula motoarele de căldură pentru a genera electricitate, iar aburul poate fi folosit și ca formă curată de apă, odată ce o condensezi. Există o mulțime de lucruri care pot fi făcut și văd un potențial imens în absorbantul nostru. "

Noul absorbant, descris într-o lucrare publicată pe 8 aprilie în revista Science Advances, profită de plasmonice, unde electronii liberi care permit trecerea curentului electric prin metale pot fi excitați și de undele electromagnetice care formează lumina.

Prin proiectarea cu atenție a structurilor metalice la scară nano, este posibil să se exploateze acest efect pentru a absorbi energia din lumină. În prezent, aceste proiecte sunt, în mod normal, eficiente numai la lungimi de undă specifice și construirea lor necesită tehnici de laborator complicate, cum ar fi fasciculul de ioni focalizat și litografia cu fasciculul electronic.

Pentru noul lor absorbant, cercetătorii chinezi au folosit anodizarea - un proces simplu care folosește electricitatea pentru oxidarea suprafeței unui metal - pentru a crea un șablon de oxid de aluminiu punctat cu pori nano-scala. Apoi au introdus un vapor de nanoparticule de aur care s-au asamblat pe suprafața șablonului și în interiorul porilor.

Forma de fagure a șablonului ajută la limitarea luminii la absorbant prin reducerea reflectivității sale, dar Zhu a spus că secretul succesului său este nanoparticulele de dimensiuni aleatorii înghesuite împreună.

În mod obișnuit, frecvența de lumină la care electronii devin excitați depinde foarte mult de mărimea particulei, deci având diverse dimensiuni ale particulelor înseamnă că sunt acoperite mai multe frecvențe. În plus, atunci când particulele sunt ambalate strâns, electronii lor pot lucra împreună pentru a interacționa cu lumina mai eficient și pe o gamă largă de lungimi de undă, au spus cercetătorii.

"Fiecare particulă poate răspunde la o frecvență diferită, dar atunci când sunt ambalate îndeaproape, de asemenea, lucrează împreună", a spus Zhu WordsSideKick.com.

Pentru a demonstra eficacitatea practică a dispozitivului, oamenii de știință au arătat că ar putea genera abur, plutind pur și simplu pe apă atunci când este iluminat cu echivalentul a patru soare de lumină, o intensitate mult mai mică decât cea a altor generatoare de aburi solare. [Top 10 idei de mediu cele mai neplăcute]

Potrivit Zhu, structura absorbantului înseamnă, de asemenea, pierdere de energie foarte mică la apa de încălzire care nu este în contact cu dispozitivul. „Doar suprafața de sus a apei se încălzește și se vaporizează imediat”, a adăugat el. „Și structura poroasă oferă canale pentru aburul de a scăpa”.

Ventsislav Valev, profesor la Departamentul de Fizică al Universității din Bath din Regatul Unit, a construit recent un motor cu abur nanofotonic funcțional, în care se generează abur folosind nanoparticule plasmonice iluminate cu laser. El a spus că absorbția ridicată și gama largă de lungime de undă a structurii echipei este impresionantă și a fost de acord că aceasta ar putea fi fabricată într-o zi la scară largă.

"Problema pe care o văd este că, la reducerea producției, pierderea de căldură în mediu va deveni un factor important", a spus Valev pentru WordsSideKick.com. El a spus că echipa sa a descoperit că este ușor să genereze abur din cantități mici de apă, dar a devenit din ce în ce mai dificil cu volumele mai mari.

Atât eficiența, cât și lățimea de bandă a noului absorbant sunt similare cu cele obținute folosind CNT-uri, dar Zhu a spus că abordarea lor poate influența industria deja dezvoltată a metalurgiei, în timp ce tehnologia CNT este în continuare limitată la laborator.

Dar el consideră că cele două abordări ale absorbției de lumină pot fi gratuite și ambele ar trebui să fie cercetate. "CNT-urile au propriile avantaje unice, dar și metalele sunt unice", a spus Zhu. „Dacă acum putem combina o absorbție de lumină incredibilă în metale cu celelalte proprietăți ale acestora în lucruri precum cataliză sau detectare, ar fi excelent.”

Zhu a spus că el și colegii săi dezvoltă în prezent materiale și procese care obțin o eficiență ridicată, cu costuri mult mai mici și doar cu o intensitate solară.

Urmează Știința în direct @wordssidekick, Facebook. Articolul original despre știința în direct.






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Moartea Gazdei „Car Talk”: Cum Omoară Boala Alzheimer?
Moartea Gazdei „Car Talk”: Cum Omoară Boala Alzheimer?

Dizolvarea Implanturilor Ar Putea Monitoriza Creierul Într-O Zi, Arată Studiul De Șobolan
Dizolvarea Implanturilor Ar Putea Monitoriza Creierul Într-O Zi, Arată Studiul De Șobolan

Filmul Anti-Musulman Este O Farsă?
Filmul Anti-Musulman Este O Farsă?

Cum Straturile Exterioare Ale Pământului Se Rătăcesc Înapoi Și În Valoare
Cum Straturile Exterioare Ale Pământului Se Rătăcesc Înapoi Și În Valoare

Aruncând O Privire În Profunzime La Ochelarii 3-D
Aruncând O Privire În Profunzime La Ochelarii 3-D


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2019 RO.WordsSideKick.com