Древесина будущего: ученые научили бальзу вырабатывать электричество даже в темноте

Обычная древесина бальзы получила новые свойства благодаря нанотехнологиям: теперь она способна не только поглощать солнечный свет, но и накапливать тепло и генерировать электроэнергию даже в темноте.

Ключ к технологии — в глубокой модификации структуры материала. Ученые удалили лигнин — компонент, отвечающий за жесткость и цвет древесины, — увеличив ее пористость более чем до 93%. Это позволило использовать природную систему микроканалов бальзы для размещения функциональных материалов.

Внутренние стенки каналов были покрыты сверхтонкими слоями черного фосфорена, который эффективно поглощает солнечное излучение в широком спектре — от ультрафиолета до инфракрасного диапазона — и преобразует его в тепло.

Чтобы защитить материал от разрушения, фосфорен покрыли специальным слоем из дубильной кислоты и ионов железа. Такая оболочка предотвращает окисление и сохраняет стабильность — даже после 150 дней воздействия солнечного света свойства материала не ухудшились.

Дополнительно в структуру добавили наночастицы серебра, усиливающие поглощение света, а также гидрофобное покрытие, благодаря которому вода практически не задерживается на поверхности. Материал демонстрирует высокую водоотталкиваемость — капли просто скатываются с него.

Особую роль играет стеариновая кислота, которой заполнили микроканалы. Это вещество работает как аккумулятор тепла: оно плавится при нагреве и затем постепенно отдает накопленную энергию при охлаждении.

В результате материал способен аккумулировать около 175 кДж тепла на килограмм и преобразовывать более 91% солнечной энергии в тепло. При подключении к термоэлектрическому генератору он вырабатывает до 0,65 вольта.

Главное преимущество — способность работать после захода солнца. Накопленное тепло поддерживает разницу температур, необходимую для генерации электричества, благодаря чему система продолжает функционировать даже в темноте.

Материал также показал высокую устойчивость: после 100 циклов нагрева и охлаждения его характеристики практически не изменились. Он обладает огнестойкими свойствами, самозатухая в течение двух минут, а также устойчив к воздействию влаги, бактерий и загрязнений.

Разработчики считают, что технология может использоваться для повышения энергоэффективности зданий, охлаждения электроники и создания автономных источников энергии.

В то же время массовое производство такого материала остается сложной задачей из-за его многослойной и высокотехнологичной структуры.

Источник:  techradar