Краска на основе стекла отражает солнечный свет, поддерживая температуру объектов. Солнечный ликбез: что необходимо знать о солнце и солнцезащитных кремах Селективное покрытие для солнечных коллекторов
Нагревание поверхности объектов под действием солнечных лучей, это физический процесс, от которого никуда не деться. Ясно, что вреда от него уйма, и выгорают даже самые яркие краски, теряя декоративность, и материалы быстрее выходят из строя, и температура внутри повышается. На сегодня в ходу единственный вариант противодействия – белый цвет, который практически не притягивает излучение, но это явно не выход из ситуации.
А выход изобрел американец, ученый из балтиморского университета, основанного Джоном Хопкинсом. Это заведение считается в Штатах кузницей лауреатов нобелевки и других, не менее желанных наград в сфере науки и техники. Вот и доктор Бенкоски вполне может претендовать на лавры, изобретя столь полезное вещество – краску с отражающей способностью на базе стекла.
Основной компонент он получает из силиката калия. Это соль кремниевой кислоты, полностью растворяющаяся в воде.
Дисперсия распыляется на поверхности и по мере высыхания создает своеобразный панцирь, обладающий выдающимися характеристиками.
- Водостойкий, как и любая стекляшка.
- Эластичный, что совсем нехарактерно для стекла, но отличительный признак нового красителя. Он растягивается при расширении и принимает исходную форму по мере остывания, оставаясь цельным, никаких трещин. То есть, окрашенный металл будет спокойно «играть» без вреда для покрытия.
- Безопасный, в отличие от большинства современных составов, содержащих агрессивные летучие соединения, отрицательно сказывающиеся на экологии.
- Прочный – в отличие от органики, используемой в полимерных красителях, силикат при кристаллизации образует устойчивое покрытие, которому не страшны механические воздействия.
Добавлением в состав пигментов с различными свойствами можно корректировать и характеристики краски, усиливая отражение или повышая прочность и эластичность. Что касается сферы применения, то она практически безгранична, хотя доктор наук ставил своей целью защитить достояние флота – военные крейсера. Морская вода в соединении с солнечными лучами разъедает любой из существующих ныне красителей, вот и возникла необходимость придумать новый, чтобы сохранить армады.
Приятной неожиданностью стал факт, что изобретение можно использовать и для зданий, это позволит сэкономить на системах охлаждения. Кровельные материалы с подобным покрытием и служить будут дольше, и комфорт хозяевам обеспечат. Даже спортивные комплексы на детских площадках не будут греться, и жечь нежные ребячьи ладошки.
На дополнительные исследования и испытания потребуется пара лет. А если вам интересно чисто практическое использование лакокрасочных материалов в частном строительстве, к вашим услугам раздел сайта FORUMHOUSE . Пока краску тестируют, вы можете посмотреть видео о покрытиях для металлочерепицы , применяемых уже сегодня или почитать о
Возобновляемые источники энергии становятся все более популярны день ото дня. Уже мало кого можно удивить солнечными батареями, использующими энергию небесного светила для генерации электричества. Их активно применяют в системах умного дома, в бытовых нуждах и на транспорте.
Но у солнечных батарей есть один недостаток – их производство требует больших затрат. В попытках решить эту проблему, ученые из Нотрдамского университета разработали специальные краски, способные генерировать электроэнергию из солнечного света с помощью полупроводниковых наночастиц. Проект назвали .
По словам Прашанта Камата, исследователя цента нанонауки и технологий университета Нотр-Дама, доктора наук по химии и биохимии, являющегося руководителем данного исследования, к идее о создании «солнечных красок» их привело желание придумать улучшенный способ получения энергии солнца, превосходящий существующие технологии, основанные на кремнии.
«Путем добавления наночастиц, которые генерируют энергию, мы разработали однослойную краску, наносимую на любую проводящую ток поверхность без специального оборудования», сказал Камат.
В журнале ACS Nano сказано, что команда исследователей сконцентрировала свое внимание на наночастицах диоксида титана, которые покрывались сульфидом и селенидом кадмия. Эти частицы погружались в специальную смесь из воды с содержанием спирта, чтобы получилась паста. После нанесения этой пасты на материал с электропроводными свойствами, при попадании на него света происходила генерация электроэнергии.
Руководитель проекта подчеркнул, что коэффициент полезного действия при конверсии света в электрическую энергию с помощью «солнечной краски» на данный момент составляет всего 1%, в то время как солнечные батареи, основанные на кремнии, обладают 10-15% эффективностью. Но главным преимуществом новой технологии является ее значительно меньшая стоимость при больших объемах производства.
«Если мы сможем повысить КПД краски хоть немного, то сделаем настоящий вклад в удовлетворение спроса на возобновляемую энергию в будущем. Именно поэтому мы назвали ее «подобная солнцу» (англ. Sun-Believable). Конечно, нам нужно еще многое сделать, чтобы увеличить ее эффективность и стабильность.», сказал Камат.
Сейчас это сложно себе представить, но возможно в будущем, благодаря этой перспективной технологии, каждый слой краски на поверхности дома будет генерировать электроэнергию. Ее можно будет использовать для снабжения электроэнергией бытовую технику и оборудование, тем самым экономя на коммунальных платежах и сохраняя экологию нашей планеты.
Создано 18.06.2011 09:03 Автор: NataKon Приходило ли вам когда-нибудь в голову, что неисчерпаемый, как само солнце, источник энергии можно будет хранить в баллончике и при необходимости наносить на любую мало-мальски подходящую поверхность? Меж тем так называемые «напыляемые» солнечные элементы уже существуют и продолжают активно совершенствоваться! Инженер-химик Брайан Коргел из Техасского Университета в Остине (США) уверен, что «солнечные панели скоро можно будет рисовать на стенах и крышах зданий красками из наночастиц». По его словам, процесс использования новой нано-краски сможет вскоре заменить стандартный (относительно дорогой) высокотемпературный метод изготовления солнечных панелей.
Напыляемые солнечные элементы – “почти газетная” печать от специалистов Техасского Университета
«На данный момент наша исследовательская группа занимается изготовлением нанокристаллов. Мы берем элементы группы "CIGS " – медь, индий, галлий, селенид – и формируем из этих неорганических [светопоглощающих] материалов мелкие частицы, которые затем помещаются в растворитель, создавая таким образом чернила или краску», - поясняет Коргел. Эта солнечная «краска» выполняет те же функции, что и громоздкие фотогальванические солнечные коллекторы на крышах зданий и на «солнечных фермах» по всему миру. Крошечные коллекторы Коргел называет «солнечными бутербродами», верхняя и нижняя части которых представлены металлическими контактами, а середина – светопоглощающим слоем.
"Солнечная краска" может распыляться на пластиковые, стеклянные и тканевые поверхности, превращая их в солнечные элементы. Процесс этот чем-то напоминает газетную печать. Подложка может быть слегка гибкой (к примеру, представлять собой ровный лист пластика, металлической фольги или даже лист бумаги). Толщина слоя используемых в краске CIGS наночастиц, к слову, в 10000 раз меньше человеческого волоса.
Отдельные элементы могут собираться в солнечные панели (согласно NREL - по 40 элементов на одну панель), обеспечивая электричеством жилые дома и промышленные предприятия. Единственное «но» заключается в том, что для рентабельности промышленного изготовления «краски» эффективность преобразования солнечного света должна составить 10%. Пока что это значение не превышает 3%, но исследователи надеются, что им удастся повысить его до необходимого уровня.
Напыляемые солнечные элементы – «зеленое» электричество для микроскопических устройств
Исследователи Университета Южной Флориды разработали столь крошечные солнечные элементы, что их можно просто распылять на стены, крыши и любые другие освещаемые солнцем поверхности. Эти элементы способны питать только очень мелкие устройства, так как их размеры не превышают 1мм в длину. Органические полимеры, используемые вместо кремния, позволили д-ру Цзян Сяомэй создать легкорастворимые фотоэлементы, которые могут наноситься на любой приспособленный для этого материал. Комплекс из 20 таких элементов производит электроэнергию напряжением 8 вольт, которую исследователи использовали для работы датчиков из нанотрубок, предназначенных для обнаружения опасных химикатов.
Кроме того, американская компания New Energy Technologies недавно представила протестированную Университетом Южной Флориды разработку «Солнечных окон» (“SolarWindow”). Эта напыленная на стеклянную поверхность солнечная панель, по утверждению разработчиков, способна производить электроэнергию даже из искусственного света внутри помещений. Для ее создания использовались все те же крошечные солнечные элементы , разработанные Цзян Сяомэй.
Завод по производству напыляемых солнечных элементов в Австралии
Исследователи Австралийского национального университета совместно с представителями компаний Spark Solar Australia и Braggone Oy работают над трехлетним проектом по разработке дешевых и высокоэффективных напыляемых солнечных панелей. Традиционно фотоэлементы изготавливаются из кремния, покрытого тонким противоотражающим слоем нитрата кремния. Дороговизна их производства объясняется, в частности, необходимостью проведения процесса в условиях вакуума. Новый метод использует напыляемую водородную пленку и напыляемую же противоотражающую пленку (вакуум при этом не нужен). Солнечные элементы проходят через конвейер, где и происходит напыление пленок. Этот упрощенный метод позволит средних размеров заводу сэкономить на капитальном оборудовании до $ 5 млн., т.е. выпускаемые солнечные панели окажутся в итоге намного более дешевыми.
Основанный Spark Solar «солнечный» завод станет самым крупным поставщиком солнечных элементов в Южном полушарии. Будущее месторасположение его все еще уточняется (рассматриваются варианты Аделаиды, Джилонга, Воллонгонга, Квенбейана, и Канберры). Первые солнечные элементы были выпущены уже в конце 2010 года, в целом же предполагаемый годичный объем производимой продукции составит более 10 миллионов фотоэлементов, при этом доходы от экспорта ожидаются на уровне 135 млн. австралийских долларов в год.
Напыляемые солнечные элементы – новые возможности для окон эко-домов
Норвежская компания EnSol AS совместно с командой ученых Лестерского университета разработала запатентованную конструкцию солнечного элемента, в которой используются металлические частицы диаметром около 10 нанометров. Это свое изобретение ученые планируют использовать для превращения в солнечные электрогенераторы самолетов и зданий (в том числе окон). Наносить «краску» из новых тонкопленочных фотоэлементов можно будет на любую плоскую поверхность.
Предлагаемая технология была опробована, но все еще дорабатывается. Прежде чем выпустить ее на рынок в к 2016 году, разработчики надеются повысить эффективность изобретения до 20%. Так или иначе, покрытый тонкой прозрачной пленкой фотоэлементов материал от EnSol уже показал себя лучше, чем многие из существующих и параллельно разрабатываемых конкурентами технологий.
Итак, подводя итоги
Тот факт, что «солнечный» материал может использоваться в виде напыляемой краски, существенно расширяет возможности создания «мобильного» электричества.
Небо, затянутое тучами, работе «солнечной краске» не помеха, так как напыляемые фотоэлементы способны улавливать не только ультрафиолет, но и инфракрасное солнечное излучение.
Покрытие транспортного средства подобным материалом сможет, теоретически, обеспечить постоянную подзарядку батарей.
Еще больше электроэнергии будет вырабатываться при нанесении его на поверхность крыш и/или окон. Кроме того, подобные солнечные элементы будут лучше выдерживать непогоду, чем большинство нынешних хрупких солнечных коллекторов.
Однако
Поскольку эффективность фотоэлементов зависит от степени поглощения солнечного света, пользователям придется периодически очищать «покрашенные» солнечной «краской» стены и крыши. Работы Австралийского национального университета, касающиеся возможности использования напяемых солнечных панелей в помещении, продолжаются, завершение их запланировано на конец 2011 года.
Как известно, солнечные лучи обладают полезными и даже лечащими свойствами, но, в то же время, они способны доставить массу забот частным домовладельцам, которые выполнили кровлю своего коттеджа из листов металла. Солнцу свойственно повреждать металлическую крышу и сильно ее раскалять, тем самым увеличивая затраты на дополнительные меры по охлаждению и проветриванию комнат в строении. Но благодаря американским разработчикам появилась новейшая экологичная эмульсия, изготовленная на основе стекла. Такая краска не только поможет уменьшить нагрев металлического основания путем светоотражательной способности состава, но и придаст поверхности долговечность.
Большинство современных эмульсий, предназначенных для окраски металлических поверхностей, производятся на полимерных составляющих, к которым относятся: акрил, эпоксидные смолы, полиуретан и латекс. Под постоянным воздействием ультрафиолета такие краски трескаются и желтеют. Также полимерным красящим составам свойственно выделение органических соединений, наносящих вред окружающей среде.
Стекло на основе кремнезема, по стойкости к ультрафиолету, считается идеальным покрытием, но чрезмерная хрупкость исключает его применение для покраски крыш. Поэтому главным компонентом краски стал силикат калия, являющий собой модификацию кремнезема, отлично взаимодействующего с водой. После высыхания стеклянного красящего раствора образуется прочный водоотталкивающий слой.
Особые пигменты, добавленные к силикату калия, наделяют состав уникальными способностями, заключающимися почти в 100%-м отражении солнечных лучей и инертном испускании тепла. Любой тип основания, прокрашенный данной эмульсией, будет нагреваться на столько, на сколько прогреется температура воздуха, что и является основополагающим фактором защиты крыши из металла от солнца.
Стеклянная краска призвана охлаждать не только металлические кровли, но и любые поверхности, выполненные из металла, такие как корпуса морских лайнеров или аэробусов, кузова машин и другие.
Современные краски сочетают в себе технологии, благодаря которым эмульсиям не страшны ни влага, ни губительные солнечные лучи, ни мелкие механические повреждения. Новоизобретенная эмульсия с силикатом калия – исключительный состав, обладающий высокопробными техническими характеристиками, благодаря которым металлическая поверхность сохраняет свой эстетичный и привлекательный первозданный вид.
Известно, что поверхности, покрашенные обычной черной краской, поглощают около 85% падающего на них света. Но недавно разработанный метаматериал со сложной поверхностью может поглотить около 99% падающего на него света, таким образом, по отношению к этому материалу вполне употребим термин “чернее черного”.
Этот метаматериал, имеющий оптические свойства, описывающиеся гиперболическими зависимостями, имеет очень низкое значение коэффициента отражения, что может быть использовано для создания высокоэффективных солнечных батарей, фотодатчиков и новых стелс-технологий.
Исследователи из университета Пурду (Purdue University) и Норфолкского государственного университета (Norfolk State University), возглавляемые Евгением Наримановым, изготовили новый материал, использовав серебряные нанопровода, выращенные на поверхности алюминиевой пластины. Исследовав оптические свойства получившегося метаматериала, ученые обнаружили, что, несмотря на то, что и серебро и алюминий плохо поглощают свет, поверхность материала поглощает около 80% падающего света.
После этого, применив некоторые технологические хитрости, ученые сделали так, что строго упорядоченная поверхность материала в изобилии покрылась трещинами и дефектами, которые, как было рассчитано, резко уменьшили коэффициент отражения. Дальнейшие эксперименты показали, что такой “рифленый” метаматериал способен поглощать 99% от падающего света, но более того, такой коэффициент поглощения излучения сохраняется практически во всем диапазоне электромагнитных волн.
Как объяснили ученые, низкий коэффициент отражения нового материала объясняется наложением гиперболических оптических свойств изначального материала с непредсказуемыми свойствами дефектов, которые во много увеличили “глубину” гиперболического закона.
Исследователи полагают, что новый метаматериал послужит прототипом для создания новых материалов, которые будут эффективно поглощать все виды излучения электромагнитного диапазона. Поскольку поглощение света играет ключевую роль в эффективности солнечных батарей и других технологиях, исследователи планируют проводить дальнейшие работы, ориентируясь на направление солнечной энергетики.
— dailytechinfo.org —