В Китае создали искусственный лист с солнечными трекерами
Китайские ученые разработали новый вид искусственного листа, который способен отслеживать движение солнца, как это делают настоящие растения. Этот инновационный материал не только увеличивает эффективность преобразования солнечного света, но и способен расщеплять воду на водород и кислород, что может привести к революции в сфере производства экологически чистого топлива.
Устройство сочетает в себе гибкие солнечные электроды с защитным гелевым покрытием и особую опорную структуру из углеродных нанотрубок, встроенных в термочувствительный полимер. При нагреве солнечным светом нанотрубки заставляют полимер сжиматься, а затем изгибаться в сторону света. Этот механизм аналогичен естественному фототропизму растений, таких как водоросли Micranthemum glomeratum, которые поворачиваются вслед за солнцем.
В отличие от традиционных солнечных панелей, новый искусственный лист может самостоятельно ориентироваться без использования электродвигателей или сложных механизмов. Это значительно увеличивает его эффективность: при угле падения света в 45 градусов устройство обеспечивает на 47% более высокую эффективность расщепления воды по сравнению с фиксированными альтернативами, а при угле 90 градусов — на 866%.
Разработка основана на новых методах нанесения фотоактивных материалов на легкие пластиковые подложки вместо стеклянных, что делает конструкцию легче и более гибкой. Важной частью технологии является искусственная цитоплазма, созданная на основе гидрогеля. Это покрытие пропускает воду внутрь устройства, а также позволяет выходить образующимся газам.
Искусственный лист не только работает на суше, но и демонстрирует высокую эффективность под водой — в среде, где традиционные солнечные панели малоэффективны. В ходе экспериментов устройство стабильно производило водород и кислород, поддерживая работоспособность в течение 65 часов непрерывной эксплуатации, сохраняя 73% активности.
Несмотря на впечатляющие результаты, технология пока требует доработки перед возможным коммерческим применением. Одной из проблем является деградация структуры нанотрубок после нескольких циклов отслеживания солнца, что снижает скорость реакции на изменения освещенности. Кроме того, влияние внешних факторов, таких как ветер и водные течения, может негативно сказаться на устойчивости и эффективности устройства.
Тем не менее, эта разработка демонстрирует, как биомиметические технологии могут преодолевать ключевые проблемы солнечной энергетики. Эксперты полагают, что искусственные листья могут стать основой для новых автономных систем производства энергии и топлива.
Читайте также нашу статью о трех, неизвестных ранее, видах растений, обнаруженных учеными.
