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.
Аква-Флекс Сан Рефлект
Отталкивает тепло солнечных лучей и пропускает лучи света.
Полиуретановая прозрачно-зеленоватая краска на водной основе для окрашивания внешних стекол и площадей сооружений, подвергающихся воздействию солнца. Отталкивает до 85% тепла солнечных лучей, тем самым препятствует нагреву, фильтрует и пропускает только свет.
Защитная краска для конструкций и сооружений, чувствительных к нагреву, отталкивающая тепло солнечных лучей, тем самым предотвращая нагрев, однокомпонентная и очень простая в использовании, используется для покрытия наружных поверхностей.
Производится также на основе двухкомпонентного полиуретана для большей устойчивости в условиях внешней среды на долгие годы.
Свойства:
— отталкивает большинство тепла солнечных лучей, предотвращает нагрев окрашенных поверхностей;
— предотвращает нагрев сооружений, где находятся люди и оборудование;
— водорастворимая, однокомпонентная, простая в использовании;
— экономична, для окрашивания тонким слоем;
— позволяет значительно сэкономить энергию для охлаждения и кондиционирования.
Применение:
— для окрашивания наружных стен, окон, крыш жилых и промышленных зданий;
— для окрашивания наружных стен и крыш из металла, нагревающегося на солнце;
— для окрашивания наружных поверхностей кабин транспортных средств в жарких условиях и при сильном солнце;
— для окрашивания наружных поверхностей контейнеров и трейлеров с оборудованием;
— для окрашивания наружных поверхностей закрытых военных транспортных средств;
— для окрашивания наружных поверхностей моторизованных частей оборудования и оружия.
— теоретический расход – 1 л на 8 м;
— эластичность – 1 мм (Sheen);
— плотность – 1,0 – 1,2 г/см 3 ;
— вязкость – 1000-3000 Pa.s (Брукфилд);
— жесткость – 3 Dg (Эриксон);
— истираемость – 120 мкм – 850 cycles (Гарднер) ASTM;
— возврат тепла – 80-85% в среднем на поверхности «полифлекс белый» (SRI ASTM E 1980=Reflectance ASTM E 903: Surface Emimitance ASTM E 408);
— возврат тепла – 90-100% в среднем на листах ТРО белых или на поверхности покрытого алюминием.
Состав:
— качественная полиуретановая эмульсия, устойчивая в наружных условиях;
— наполнители, пигменты;
— специальные вещества для отталкивания тепла;
— добавки.
Цвета:
— прозрачно-белый.
Блеск:
— шелк.
Высыхание до касания:
— 60 минут.
Высыхание между слоями:
— 2-8 часов, окончательное – 24 часа.
Способ нанесения:
— кисть, роллер, распыление;
Разбавление:
— вода;
— кисть, роллер – 10-20%;
— распыление – первый слой 30%, второй слой — 5%.
Подготовка поверхности:
— очистить поверхность от пыли, жиров, грязи и старой краски;
— обработать наждачной бумагой, пыль удалить воздухом под давлением.
Грунтовка:
— новая стена – отшлифовать стену, очистить от пыли и покрыть слоем Денбертекс Праймер;
— крыша – слой Аква-Флекс Белый на смолу или битумные листы;
— старая краска – зачистить наждачной бумагой, очистить от пыли и нанести слой Денбертекс Праймер;
— старая крыша – очистить водой под большим давлением, высушить и нанести Аква-Флекс Белый;
— гофрированная крыша и другие – Тутгум Универсал;
— стальные контейнеры с оборудованием, бронированные транспортные средства – Эпоксидан Праймер Антикоррозионный, если есть легкая ржавчина – Эпоксидан Праймер Преобразователь Ржавчины.
Поставляемая упаковка:
— 5 л, 18 л, 200 л.
Условия хранения:
— в темном месте при комнатной температуре.
Срок хранения:
— 12 месяцев в оригинальной упаковке.
Очистка инструментов:
— водой с мылом сразу после работы.
Меры предосторожности:
— не употреблять в пищу;
— хранить в недоступном для детей месте;
— наносить краску в хорошо проветриваемом помещении;
— для работы одевать защитные очки, одежду и перчатки;
— в случае попадания в организм немедленно обратиться к врачу;
— при контакте с кожей и попадании в глаза промыть большим количеством воды и обратиться к врачу;
— внимательно прочтите инструкцию по технике безопасности на упаковке.
Контроль качества:
— производится на предприятии производителя в соответствии со спецификацией института стандартов;
— ISO 9001-2008.
Пожалуйста, обратите внимание:
Технические характеристики – это общая информация, которая ни к чему не обязывает . Продукт предназначен для профессионального использования специалистами, имеющими стаж в данной области. Технические характеристики не являются заменой консультации, обучению и руководству. Перед основным применением следует проверить на небольшой площади. Технические характеристики носят непостоянный характер и допускают внесение изменений, текущие версии предоставляются по запросу. Имена профессиональных консультантов вы можете получить по телефону. Внимательно ознакомьтесь с инструкцией по технике безопасности MSDS перед началом работы с данным продуктом.
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 —Гуженко Артём
В данной работе ученик пытается выяснить, действительно ли чёрный цвет сильнее притягивает солнечные лучи, а белый их отталкивает.
Исследовательская работа по теме «Чёрное или белое?»
Руководитель: Овсянникова М.Н.,
Учитель начальных классов
Однажды в жаркий летний день мы с мамой и папой собрались пойти на прогулку. Я надел чёрную футболку и тёмную кепку, но мама сказала, что в этой одежде мне будет жарко, так как чёрный цвет сильнее притягивает солнечные лучи. Я, конечно, послушал маму и переоделся в светлую одежду, но решил подумать над этим вопросом. Почему тогда в странах Африки живут люди с чёрным цветом кожи, ведь должно быть им очень жарко. И почему на холодном севере живут белые медведи, наверное, им холодно?
Проблема
Действительно ли белый цвет отражает солнечные лучи, а чёрный «притягивает» их?
Гипотезы
Возможно, лучи «не видят» белый цвет?
Предположим, что тёмная одежда просто ярче и заметнее.
Допустим, что это просто суеверная примета.
Цель
Выяснить, действительно ли чёрный цвет сильнее притягивает солнечные лучи, а белый их отталкивает.
Задачи
Познакомиться с дополнительной литературой и материалами интернета по данному вопросу;
Обратиться к учителю физики за консультацией;
Провести опыт для подтверждения или опровержения данного вопроса;
Подготовить презентацию - отчёт о проведённой работе.
Теоретическая часть
Сначала я решил выяснить, почему в Африке живут люди с чёрным цветом кожи. Если чёрный притягивает сильнее солнечные лучи, то этому народу не позавидуешь…
Из книг и энциклопедий я узнал, что согласно древней легенде, раньше все люди имели черный цвет кожи. Однажды они обнаружили озеро с водою, окрашивающей человека в белый цвет, который после уже не смывался. Люди пошли к этому озеру и, окунувшись в него, приобретали белый цвет кожи. Когда же дошла очередь до жителей Африки, воды в озере осталось уже настолько мало, что они смогли окунуть в воду всего лишь ладони рук и ступни ног. Вот почему африканцы черные.
Существует еще одно объяснение, почему в жарких странах есть люди с черной кожей, которое более похоже на правду, чем легенда.
Оказывается, кожа таких людей богата меланинами, то есть веществами, которые содержатся в коже, человеческих тканях, волосах и даже сетчатке глаза. Меланины широко распространены в растительных и животных тканях. Они определяют окраску кожи и волос, например масти лошадей, цвет перьев птиц, чешуи рыб. А еще меланины поглощают лучи ультрафиолета и, соответственно, защищают ткани от ожогов. То есть, природа сама придумала, как оберегать жителей жарких стран от ожогов и сделала их черными.... Так значит, люди с тёмным цветом кожи лучше защищены от ультрафиолета, а не от света или тепла. Вот и весь вопрос…
Но почему на холодном севере живут белые медведи? В месте обитания этих хищников очень холодно, поэтому каждый солнечный луч, дающий тепло ценен. А белый окрас шерсти медведей, должно быть, хорошо отражает свет – вот темная шерсть нагревалась бы гораздо лучше. Но тогда медведь среди льдов и снега стал бы издали виден. Бояться хищнику некого – при его размерах врагов у него просто нет. После запрета охоты на белых медведей они и людей бояться перестали. А вот маскировка на охоте очень даже нужна. Ведь среди белоснежного пейзажа только черные глаза, нос и губы выдают мишку, подбирающегося к добыче.
Оказывается, кожа белого медведя черная! А как же свет пробивается к телу через толстую шубу? На самом деле шерстинки полые (пустые) внутри, и лучи легко доходят до черной кожи, которой и передают тепло.
Из дополнительной литературы и от учителя физики я узнал, что все цвета, встречающиеся в природе, делят на ахроматические (бесцветные) и хроматические (цветные).
К ахроматическим относятся белый и черный, а также все серые цвета, которые получают смешением белого и черного цветов. Ахроматические цвета в спектре отсутствуют. В природе не существует таких тел, которые полностью отражали бы весь падающий на них световой поток, и все тела в той или иной мере поглощают свет.
Чёрные и белые цвета по-разному отражают свет. Самое сильное отражение имеет порошок окиси магния, являющийся самым белым предметом.
А вот лучше всего поглощает свет черный бархат, он кажется нам самым черным предметом.
Практическая часть
Для того, чтобы убедиться в том, что поверхности тёмного цвета лучше поглощает свет проведём эксперимент.
Нам понадобятся две пластмассовые бутылки с закрученными пробками. Одну бутылку выкрасим в чёрный цвет, другую обернем белым скотчем. Подвесим бутылки горлышками вниз, между ними поставим настольную лампу. Она должна располагаться довольно близко к бутылкам, на равном расстоянии от каждой.
Шилом проделаем в пробках отверстия, вставим в них прозрачные шланги. Свободные концы шлангов подвесим на уровне дна бутылок. В результате каждая бутылка со шлангом должна напоминать английскую букву «U».
Теперь полученную конструкцию необходимо наполнить водой. Снимем бутылки, отсоединим шланги. Нальем воду в первый шланг до половины, выльем ее в бутылку. Для наглядности добавим в воду марганцовку. Закрутим пробку, вставим шланг и подвесим бутылку. Жидкость заполнит нижнюю часть шланга. То же самое проделаем со второй бутылкой. Когда вся конструкция примет начальное положение, жидкости в двух шлангах должны находиться на одном уровне. Включим лампу и проследим за тем, что происходит.
Результат
После включения лампы, практически сразу начала свое движение вода в шланге, который подсоединен к черной бутылке. Она поднялась по шлангу вверх и начала выходить наружу. Вода из трубки, присоединенной к белой бутылке, поднялась незначительно. Что из этого следует? Включенная лампа нагревает бутылки и воздух в них. При нагревании воздух расширяется и давит на воду в шланге. Под давлением воздуха она поднимается вверх и достигает кончика шланга тем быстрее, чем быстрее будет нагреваться воздух, а, следовательно, и поверхность самой бутылки. Из опыта видно, что первой к финишу пришла вода из шланга, который соединён с чёрной бутылкой. Кроме цвета, бутылки ничем не отличались, условия эксперимента для них были одинаковыми. Из этого следует, что чёрные поверхности нагреваются быстрее.
Выводы
Таким образом, гипотезы, что лучи «не видят» белый цвет, что тёмная одежда просто ярче и заметнее или, что это просто суеверная примета не подтвердились.
В результате опыта я выяснил, что чёрный цвет лучше, чем белый, поглощает свет. Значит, действительно, в жаркую солнечную погоду нужно носить светлую одежду.
Практическая значимость
Материалы работы можно использовать на уроках окружающего мира и для бесед по профилактике солнечного или теплового удара с детьми в летнем оздоровительном лагере. ;
.jpg)