Потребности человека в энергии неутолимы и они продолжают расти с увеличением количества новых электронных устройств. Более того, мы почти всегда в пути и поэтому постоянно зависим от источника питания для зарядки наших смартфонов, планшетов и ноутбуков. В будущем розетки (по крайней мере, для этой цели), возможно, устареют. Тогда подзаряжать девайсы можно будет от нашей собственной одежды. С помощью нового полимера, который наносится на текстильные волокна, куртки, футболки и т.п. могут вскоре начать функционировать как солнечные коллекторы и, следовательно, как мобильный источник энергии, сообщает журнал Nano Energy.
Проблема гибкости люминесцентных материалов
В солнечной промышленности уже используются материалы, способные использовать непрямой или рассеянный свет для выработки энергии. Эти материалы содержат специальные люминесцентные материалы и называются «люминесцентными солнечными концентраторами», или сокращенно LSC. Люминесцентные материалы в LSC улавливают рассеянный окружающий свет и передают его энергию действитвующему солнечному элементу, который затем преобразует свет в электрическую энергию.
Однако в настоящее время LSC доступны только в виде жестких компонентов и непригодны для использования в текстильных изделиях. Дело в том, что они они не являются гибкими и проницаемыми для воздуха и водяного пара. Междисциплинарной исследовательской группе под руководством Лучано Бозеля из Лаборатории биомиметических мембран и текстиля Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий (EMPA) удалось объединить несколько из этих люминесцентных материалов в полимер, который обеспечивает необходимую гибкость и воздухопроницаемость для использования в текстиле.
Известный полимер со сложными свойствами
Этот новый материал основан на свойствах линейных и сверхразветвленных амфифильных блок-сополимеров, которые уже представлены на рынке в виде контактных линз из кремния-гидрогеля. Особые свойства полимера — проницаемость для воздуха и водяного пара, а также гибкость и стабильность — основаны на особых химических свойствах.
«Причина, по которой мы выбрали именно этот полимер, заключается в том, что мы можем объединить два несмешивающихся люминесцентных материала в наномасштабе и позволить им взаимодействовать друг с другом. Конечно, существуют и другие полимеры, в которые эти материалы могут быть интегрированы; но это привело бы к агрегации, и, таким образом, производство энергии было бы невозможным», — объясняет Бозель.
Солнечные концентраторы для одежды
В сотрудничестве с коллегами из двух других лабораторий Empa, Thin Films, Photovoltaics и Advanced Fibers, команда Boesel добавила два разных люминесцентных материала к гелевой ткани, превратив ее в гибкий солнечный концентратор. Как и в случае крупномасштабных (жестких) коллекторов, люминесцентные материалы улавливают гораздо более широкий спектр света, чем это возможно с помощью обычных фотоэлектрических элементов. Новые солнечные коллекторы можно наносить на текстильные волокна, при этом ткань не становится хрупкой и склонной к потрескиванию или накоплению водяного пара в виде пота. Солнечные коллекторы, которые можно адаптировать для постоянного ношения на теле человека, дают огромное преимущество для постоянно растущего спроса на энергию, особенно для портативных устройств.
Journal information