Солнечные панели наделят «эффектом подсолнуха» за счет новых полимеров

Ученые давно интересуются уникальной особенностью гекконов, которая позволяет им с легкостью передвигаться по стенам и потолкам. Благодаря межмолекулярному взаимодействию и подушечкам на липких лапках, покрытых микроскопическими волосками, они способными цепляться к любой, даже очень гладкой поверхности. Исследователи попытались в лабораторных условиях достичь таких же результатов, используя за основу жидкокристаллические эластомеры (LCE).

Группа ученых Гарвардского университета и Школы инженеров и прикладных наук им. А. Полсона сумели создать магнитные поля, контролирующие молекулярную структуру LCE. Это позволяет программировать трехмерное перемещение эластомеров – видоизменение их формы в ответ на определенный стимул. Результаты их работы, опубликованные журнале PNAS, могут привести к созданию ряда новых приборов, в том числе и фотоэлектрических панелей, способных «подстроиться» под солнечные лучи для получения максимального объема энергии.

Динамические структуры синтетических полимеров, созданные командой Юксинга Яо (Yuxing Yao) и Джоанны Айзенберг, могут реагировать на яркость света, тепло, влажность и принимают необходимую форму в зависимости от физических и химических свойств окружения. В частности, было установлено, что еще на стадии синтеза эластомеров при помощи магнитного поля, все жидкие кристаллы внутри них выстраивались параллельно магнитному полю и сохраняли это молекулярное выравнивание до окончания процесса. Путем изменения направления магнитного поля и температурного режима ученые могли менять форму таких структур.

Читайте также: Еду из солнечной энергии, воды и воздуха обещает выпускать Solar Food

Фактически ученые изобрели функциональную систему, которая может заставить форму изменяться в любых направлениях, без использования дополнительной энергии для достижения эффекта (как это было ранее). Кроме того, уникальные движения могут быть достигнуты путем экспонирования различных областей структуры LCE в несколько магнитных полей во время полимеризации, которые затем деформируются в разных направлениях при нагревании. Добавив светочувствительные элементы, учены смогли деформировать полимеры в ответ на направление и яркость света.

Таким образом, если использовать эластомеры в покрытии солнечных панелей, можно получить микроструктуру с поверхностью, которая будет менять свой угол за солнцем по мере его движения. Подобный эффект «подсолнуха» (или солнечного трекера) будет способствовать захвату большего количества света, а значит и получению большего количества энергии с единицы площади.

Результаты работы исследователей могут послужить основой для новых инновационных решений и технологий. Применение таких LCE на автономных радиостанциях, сенсорных и смарт-установках позволит существенно увеличить их КПД.

Читайте также: Углеволокно сделает электромобили независимыми от батарей