Искусственные подсолнухи размером с мизинец теперь на наших руках благодаря новому достижению в области биоэлектроники.

Новости МирТесен

Благодаря способности изменять свою структуру под воздействием света, эти материалы поглощают энергию на 40% эффективнее, чем традиционные солнечные панели.

Сотрудники Калифорнийского университета (Лос-Анджелес) и Университета штата Аризона разработали биомиметический многонаправленный трекер солнечной энергии – SunBOT. Эти миниатюрные элементы, изготовленные из вещества, чувствительного к температуре, способны менять форму в сторону светового источника для достижения максимальной эффективности. поглощать.

Имитация реакций растений на солнечный свет является предметом исследований ученых на протяжении длительного времени. Такие быстрые ответы на ненаправленное и рассеянное освещение получили название настии. Ярким примером подобного поведения являются одуванчики: их соцветия-корзинки раскрываются при ярком свете и закрываются при его недостатке.

Имитация естественного поведения растений с помощью синтетических материалов оказалась не такой сложной задачей. Гораздо сложнее воссоздать фототропизм — изменение положения или направления роста растительных органов, обусловленное направлением света. Типичным проявлением фототропизма является движение соцветий подсолнечника, которые поворачиваются вслед за солнцем в течение дня.

Материал, демонстрирующий фототропические свойства, был бы весьма ценен для разработки солнечных батарей, позволяющих им наиболее эффективно использовать энергию от непостоянного источника света. В научной работе, опубликованной в Nature Nanotechnology, авторы рассказали о методе изготовления миниатюрных искусственных подсолнухов, которые ведут себя аналогично живым растениям.

Для разработки технологии исследователи рассмотрели различные материалы, среди которых были гидрогель с частицами золота, светочувствительные полимерные волокна и жидкокристаллический эластомер, содержащий светопоглощающие красители. Из каждого материала были изготовлены нити длиной в несколько сантиметров и толщиной приблизительно в один миллиметр. Затем эти нити разместили на границе раздела воды и воздуха для оценки эффективности поглощения энергии по объему испаряющейся жидкости.

Микроскопические «подсолнухи» демонстрировали реакцию на сфокусированный лазерный луч, отклоняясь в его направлении. Полученные данные показали, что система, построенная из подобных фототропных компонентов, обладает производительностью примерно в четыре раза выше по сравнению со стандартной стационарной солнечной панелью.

Искусственные подсолнухи SunBOT пригодятсяПотенциал применения данных элементов выходит за рамки только солнечной энергетики: они могут быть использованы для создания адаптивных приемников оптических сигналов, «интеллектуальных» окон, солнечных парусов для космической техники, систем точного наведения и роботизированных медицинских устройств.