Oprettet 06/18/2011 09:03 Forfatter: NataKon Er det nogensinde faldet dig ind, at en uudtømmelig energikilde, som solen selv, kunne opbevares i en dåse og om nødvendigt påføres på en hvilken som helst mere eller mindre egnet overflade? I mellemtiden eksisterer de såkaldte "sputterede" solceller allerede og bliver fortsat aktivt forbedret! Kemiingeniør Brian Korgel fra University of Texas i Austin (USA) er overbevist om, at "solpaneler snart vil være i stand til at blive malet på vægge og tage af bygninger med maling lavet af nanopartikler." Ifølge ham kunne processen med det nye nanofarvestof snart erstatte den standard (relativt dyre) højtemperaturmetode til fremstilling af solpaneler.

Sputterede solceller - "næsten avis" tryk fra specialister ved University of Texas

”I øjeblikket producerer vores forskergruppe nanokrystaller. Vi tager CIGS-elementerne – kobber, indium, gallium, selenid – og danner disse uorganiske [lysabsorberende] materialer til små partikler, som derefter placeres i et opløsningsmiddel, og dermed skabe blæk eller maling,” forklarer Korgel. Denne solcelle-"maling" udfører de samme funktioner som de omfangsrige fotovoltaiske solfangere på byggetage og solcellegårde rundt om i verden. Korgel kalder de bittesmå samlere for "solsandwich", hvis top og bund består af metalkontakter, og midten er et lysabsorberende lag.

"Solar Paint" kan sprøjtes på plast-, glas- og stofoverflader, så de bliver til solceller. Denne proces minder lidt om avistryk. Bagsiden kan være let fleksibel (for eksempel et fladt ark plastik, metalfolie eller endda et ark papir). Tykkelsen af ​​laget af nanopartikler, der bruges i CIGS-maling, er i øvrigt 10.000 gange mindre end et menneskehår.

Individuelle celler kan samles til solpaneler (ifølge NREL - 40 celler pr. panel), der leverer elektricitet til boliger og industrivirksomheder. Det eneste "men" er, at for at industriel produktion af "maling" skal være rentabel, skal effektiviteten af ​​at konvertere sollys være 10%. Indtil videre overstiger denne værdi ikke 3%, men forskerne håber, at de vil være i stand til at øge den til det krævede niveau.

Sputterede solceller – "grøn" elektricitet til mikroskopiske enheder

Forskere ved University of South Florida har udviklet solceller så små, at de simpelthen kan sprøjtes på vægge, tage og enhver anden solbeskinnet overflade. Disse elementer er kun i stand til at drive meget små enheder, da deres dimensioner ikke overstiger 1 mm i længden. Organiske polymerer, der blev brugt i stedet for silicium, gjorde det muligt for Dr. Jiang Xiaomei at skabe meget opløselige solceller, der kan påføres ethvert passende materiale. En række af 20 af disse celler producerer 8 volt elektricitet, som forskerne brugte til at betjene nanorørsensorer designet til at detektere farlige kemikalier.

Derudover præsenterede det amerikanske firma New Energy Technologies for nylig udviklingen af ​​"Solar Windows" ("SolarWindow"), testet af University of South Florida. Dette solpanel, der er sprøjtet på en glasoverflade, er ifølge udviklerne i stand til at producere elektricitet selv fra kunstigt lys indendørs. For at skabe den blev de samme bittesmå solceller udviklet af Jiang Xiaomei brugt.

Sputtered solcelleproduktionsanlæg i Australien

Forskere fra Australian National University arbejder sammen med Spark Solar Australia og Braggone Oy på et treårigt projekt for at udvikle billige, højeffektive spray-on solpaneler. Traditionelt er solceller lavet af silicium belagt med et tyndt anti-reflekterende lag af siliciumnitrat. De høje omkostninger ved deres produktion forklares især af behovet for at udføre processen under vakuumforhold. Den nye metode bruger en sprøjtet brintfilm og en sprøjtet antireflekterende film (ingen vakuum påkrævet). Solceller passerer gennem en transportør, hvor filmene aflejres. Denne forenklede metode vil give et mellemstort anlæg mulighed for at spare op til 5 millioner dollars på kapitaludstyr, dvs. fremstillede solpaneler vil i sidste ende være meget billigere.

Solcelleanlægget grundlagt af Spark Solar bliver den største leverandør af solceller på den sydlige halvkugle. Dens fremtidige placering er stadig ved at blive bestemt (Adelaide, Geelong, Wollongong, Quenbeyan og Canberra overvejes). De første solceller blev produceret i slutningen af ​​2010, og generelt vil den forventede årlige produktionsvolumen være mere end 10 millioner solceller, med en eksportindtægt på AUD 135 millioner om året.

Sprøjtede solceller - nye muligheder for økohusvinduer

Den norske virksomhed EnSol AS har sammen med et team af forskere fra University of Leicester udviklet et patenteret solcelledesign, der bruger metalpartikler med en diameter på omkring 10 nanometer. Forskere planlægger at bruge denne opfindelse til at omdanne fly og bygninger (inklusive vinduer) til solenergigeneratorer. Det vil være muligt at påføre "maling" fra nye tyndfilmsfotoceller på enhver plan overflade.

Den foreslåede teknologi er blevet testet, men er stadig ved at blive forfinet. Før de frigives på markedet inden 2016, håber udviklerne at øge effektiviteten af ​​opfindelsen til 20%. På en eller anden måde har materialet fra EnSol, belagt med en tynd gennemsigtig film af fotoceller, allerede vist sig at være bedre end mange af de eksisterende teknologier og dem, der udvikles sideløbende af konkurrenterne.

Så for at opsummere

Det faktum, at "solar"-materialet kan bruges i form af spraymaling, udvider markant mulighederne for at skabe "mobil" elektricitet.

En overskyet himmel er ikke en hindring for arbejdet med "solmaling", da sprøjtede fotoceller er i stand til at fange ikke kun ultraviolet, men også infrarød solstråling.

At belægge et køretøj med et sådant materiale kunne i teorien sikre konstant batteriopladning.

Endnu mere elektricitet vil blive genereret, når det påføres overfladen af ​​tage og/eller vinduer. Desuden vil sådanne solceller modstå elementerne bedre end de fleste nuværende skrøbelige solfangere.

Imidlertid

Da solcellernes effektivitet afhænger af graden af ​​absorption af sollys, vil brugerne periodisk skulle rense solcellemalede vægge og tage. Arbejdet på Australian National University med muligheden for at bruge solpaneler indendørs er i gang og forventes afsluttet ved udgangen af ​​2011.

Stof, farve og ultraviolet

Billede 1 af 6

"Anden hud" mod solen

Alle har længe vidst, at det om sommeren er bedre at smide syntet og sorte kjoler ud, og i stedet tage lette naturmaterialer på, som dog er godt for både kroppen og humøret. Lad os prøve at finde ud af præcis, hvilke farver og materialer der hjælper med at "tæmme" ultraviolet stråling.

Farve

Det menes, at lyse farver bedre reflekterer varme og ultraviolet stråling, mens mørke farver, der reflekterer lys, transmitterer selve den skadelige stråling. Og ligesom mørke beskytter lyse farver ikke godt mod den "skadelige" sol. Det er det, vi tager udgangspunkt i, når vi skaber paletten i vores sommergarderobe. Efter det i øjeblikket moderigtige marinetema i tøj, vil vi erstatte blå med himmelblå. En sommerversion af moderigtig brun kan være elegant beige, og det er bedre at opgive rød og varm pink til fordel for sarte nuancer af koraller og terose. Forresten, ifølge forskning, er det den lyserøde farve, der holder håndfladen med hensyn til dens reflekterende kvaliteter, og deler den kun med ren hvid, som om sommeren generelt er uovertruffen i sine beskyttende egenskaber.

Tekstil

Med hensyn til sammensætningen af ​​stoffet, om sommeren skal du selvfølgelig foretrække naturlige materialer, der er kendetegnet ved deres evne til at absorbere og sprede ultraviolet stråling. De fleste syntetiske materialer tillader slet ikke luft at passere igennem, hvilket skaber en badehuseffekt i varmt vejr og øger risikoen for solskoldning. Men den berygtede polyester, som indgår i mange stoffer, har god modstandsdygtighed over for høje temperaturer og er samtidig i stand til at fjerne overskydende fugt fra kroppen, hvilket skaber en temperaturbalance. Men alle disse kvaliteter beskytter mod varme frem for mod ultraviolette stråler. Hvis du skal vælge mellem kunstige stoffer, er det bedre at foretrække viskose, som betragtes som den mest naturlige blandt syntetiske materialer.

Selvfølgelig er det bedre at klæde sig i bomuldstøj i den åbne sol. Naturlig bomuld, der krammer kroppen, spreder solens stråler. Men tynd silke, elsket af alle i sommervarmen, vil være en ret dårlig solbeskytter. Selvom dens tekstur er ret holdbar, er silke meget følsom over for ultraviolette stråler: Uden at beskytte mod solstråling mister selve stoffet hurtigt sine egenskaber og bliver slidt, når det udsættes for solen i lang tid. Den ideelle mulighed for sommeren ville være godt gammelt linned - dette materiale er meget tættere end bomuld, er en meget god lys- og varmeisolator og betragtes derudover som et naturligt antiseptisk middel!

Yderligere beskyttelse

Ak, ikke engang det mest naturlige og holdbare stof kan garantere 100 % beskyttelse mod ultraviolet stråling. I dag kommer materialer med yderligere egenskaber til undsætning. Nogle vestlige producenter er begyndt at skabe specialbehandlet såkaldt solbeskyttende beklædning, som kun tillader nogle få procent af de skadelige stråler at passere igennem. Men graden af ​​beskyttelse af tøj varierer også mellem forskellige producenter. Hver af disse ting er nødvendigvis markeret med et særligt tegn, som er udpeget af UPF-indekset (ultraviolet beskyttelsesfaktor eller ultraviolet beskyttelsesfaktor). Jo højere dette indeks er, jo bedre beskyttelse. Mens det anbefalede beskyttelsesniveau er 15 enheder, for en almindelig bomulds T-shirt er det 5-8, og for solbeskyttende tøj varierer det fra 15 til 50, det vil sige, at beskyttelsesgraden i dette tilfælde øges med 3-5 gange. Det er normalt lavet af stof med en tættere vævning eller belagt med et specielt stof. Beskyttelsesgraden kan også øges ved hjælp af en speciel sammensætning i form af Rit Sun Guard-pulver (endnu ikke fundet på hjemmemarkedet) - for at gøre dette skal du blot placere det i vaskemaskinen.

Effekten af ​​et solarium på stranden, eller solbadning under en badedragt

Nå, hvis vi på en indelukket gade stræber efter at beskytte os mod den trættende sol, så tænker vi på stranden med irritation på behovet for at bære en badedragt, som så forstyrrer at opnå en jævn solbrun. Men skynd dig ikke at blive ked af det - for ikke så længe siden blev der fundet en løsning i form af en helt ny generation af badedragter, der transmitterer op til 70 % af solens stråler og samtidig giver huden beskyttelse, hvilket , ifølge det indeks, vi allerede kender, er lig med fra 4 til 8 enheder. I øjeblikket har Solar-virksomheden monopol på produktionen af ​​sådanne badedragter.

Effekten af ​​en jævn solbrun farve, som er det, der gør disse vidunderlige badedragter så gode, opnås på grund af et specielt stof med tusindvis af mikroporer, som, når det strækkes, tillader strålerne at nå huden. Med andre ord ligner dette stof visuelt mesh. Glem i øvrigt ikke at smøre solcreme på huden under sådan en badedragt med en lidt lavere solbeskyttelsesfaktor end den du bruger til udsatte områder. For at forhindre, at materialet trænger igennem, er alle badedragter i denne serie lavet af stof med et kontrasterende, som regel lille, mønster, hvilket er meget anvendeligt. "Farverighed" er jo samtidig også en modetrend, der har erstattet almindelige stoffer. Dette mønster skaber en optisk illusion, tiltrækker opmærksomhed og forhindrer øjet i at se noget gennem stoffet. Det er vigtigt: Effekten varer ved, selv når den er våd.

Nederste linje: Nyd sommersolen, men gør det med måde eller med det rigtige tøj! Nå, hvad angår resten, råder jeg dig til at glemme moderation: bare slap af fuldt ud!

Abonner på vores telegram og hold dig opdateret med alle de mest interessante og aktuelle nyheder!

Det er kendt, at overflader malet med almindelig sort maling absorberer omkring 85% af det lys, der falder ind på dem. Men et nyudviklet metamateriale med en kompleks overflade kan absorbere omkring 99% af det lys, der falder på det, så udtrykket "sortere end sort" kan bruges i forhold til dette materiale.

Dette metamateriale, som har optiske egenskaber beskrevet af hyperbolske afhængigheder, har en meget lav reflektansværdi, som kan bruges til at skabe højeffektive solceller, fotosensorer og nye stealth-teknologier.

Forskere fra Purdue University og Norfolk State University, ledet af Evgeniy Narimanov, lavede et nyt materiale ved hjælp af sølv nanotråde dyrket på overfladen af ​​en aluminiumsplade. Efter at have studeret de optiske egenskaber af det resulterende metamateriale, opdagede forskerne, at på trods af det faktum, at både sølv og aluminium absorberer lys dårligt, absorberer materialets overflade omkring 80 % af det indfaldende lys.

Efter dette, ved hjælp af nogle teknologiske tricks, lavede forskerne den strengt ordnede overflade af materialet rigeligt dækket med revner og defekter, hvilket, som det blev beregnet, reducerede reflektansen kraftigt. Yderligere eksperimenter viste, at et sådant "korrugeret" metamateriale er i stand til at absorbere 99% af det indfaldende lys, men desuden opretholdes denne strålingsabsorptionskoefficient i næsten hele området af elektromagnetiske bølger.

Som forskerne forklarede, er den lave reflektans af det nye materiale forklaret af overlejringen af ​​de hyperbolske optiske egenskaber af det originale materiale med uforudsigelige egenskaber af defekter, hvilket i høj grad øgede "dybden" af den hyperbolske lov.

Forskerne mener, at det nye metamateriale vil fungere som en prototype til at skabe nye materialer, der effektivt vil absorbere alle typer stråling i det elektromagnetiske område. Da lysabsorption spiller en nøglerolle i effektiviteten af ​​solceller og andre teknologier, planlægger forskerne at udføre yderligere arbejde med fokus på solenergiområdet.

- dailytechinfo.org -

Kommentarer:

UV-hærdende maling indeholder stoffer, der reagerer på udsættelse for ultraviolet stråling, så de tørrer i luften. Dette blækmateriale bruges til forskellige typer tryk, for eksempel offset, flex, screen og til gengivelse af rastergrafik. Det påføres på enhver overflade - papir, plast, polyethylen, i et tykt eller tyndt lag.

Under printprocessen bruges UV-lamper til at hærde blækket på produktet. Nogle blækmaterialer, der hærder, når de udsættes for ultraviolette stråler, er giftige og bør ikke trykkes på fødevareemballagen.

Men under tørring frigiver de ikke opløsningsmidler til luften, i modsætning til opløsningsmiddelforbindelser. Men lamper producerer ozon, som kan være giftigt, hvis dets koncentration i luften er høj.

Funktioner af maling

• Ultraviolet hærdende maling adskiller sig fra konventionelle opløsningsmiddelbaserede sammensætninger i sin evne til at tørre og "størkne" næsten øjeblikkeligt. Andre egenskaber ved UV-farvematerialer:
• stiv struktur;
• mere tyktflydende, klæbrig;
• modstandsdygtig over for fugt;
• slides ikke så hurtigt som opløsningsmiddelmalinger;

hærder (tørrer) kun under påvirkning af UV-stråling.

• UV-hærdende blæk indeholder:
• et specialiseret flydende bindemiddel, der bliver til en fast film og polymeriserer under påvirkning af UV-stråler;
• en fotoinitiator, der deltager i den kemiske reaktion af polymerisation eller hærdning af malingslaget;
• UV-hærdningsmidler er oligomerer, som er tyktflydende stoffer, der hærder under påvirkning af ultraviolet lys;
• monomerer - opløsningsmidler, vegetabilske olier;
• tilsætningsstoffer, voks og fyldstoffer.

Note! Blæksammensætningen er et pulver af hærdelige polymerer, der opvarmes, smelter og danner en holdbar film på papir, plast eller træ.

Et interessant træk ved ultraviolet-hærdende maling er, at laget fastgøres hurtigere på et hvidt materiale og langsommere på et mørkt, fordi en lys baggrund afviser UV-stråling, og en sort tværtimod absorberer den.

Hærdningsmetoder

Den sidste fase i at opnå et lag maling og lakmateriale er tørring. Det dispergerede medium under tørringsprocessen af ​​pulverlakker og malinger er luft. Filmen opnås, fordi de faste polymerpartikler i materialet danner en stærk binding, først smelter og derefter hærder.

Farvesammensætningen varmer op til 110 grader og hærder på få sekunder.

Ultraviolette kilder

• Optimering af hærdningsprocessen afhænger af valget af UV-emitter. UV-lyskilder kan være:
• elektrodeløse, LED, kvarts emittere;
• kviksølv lamper;
• fluorescerende, xenon belysningsanordninger;

LED UV tørrelamper.

Hovedreglen ved valg af malinghærdningsmaskine er, at apparatets strålingsfrekvens skal falde sammen med absorptionsfrekvensen af ​​fotoinitiatoren, som er ansvarlig for den optimale dosis af UV-stråler og malingsmaterialernes evne til at trænge ind i et kemikalie. reaktion.

• Bredspektrede lamper kan også bruges til hærdning af pulvermaling og lak, men de har betydelige ulemper:
• energiforbrug;

toksicitet.

Opmærksomhed! Ved opvarmning udsender disse enheder store mængder ozon til luften, hvilket har en sundhedsskadelig effekt.

Belægningskvalitet

• Hærdbare polymerer i maling og lak danner en holdbar film under tørreprocessen. Lagets tykkelse påvirker ikke kvaliteten af ​​resultatet. Malingsmateriale:
• ligger fladt;
• spreder sig ikke ud over billedets grænser;

fordelt jævnt.

• Kvaliteten er påvirket af:
• farvesammensætning, som omfatter pigment, fortyndingsmiddel, harpiks, fotoinitiator, fyldstoffer, synergistiske;
• overflade, der skal males;
• strålingsdosis;
• type UV-enhed;
• afstanden mellem lamperne og fra strålingskilden til underlaget.

Malingbelægningen er holdbar, modstandsdygtig over for fugt, falmer ikke under påvirkning af sollys eller anden stråling, så selv fuldfarvebilleder påført med UV-hærdende blæk kommer ud af høj kvalitet.

Fordele og ulemper ved UV-hærdningsteknologi

UV-hærdningsmetoden er miljøvenlig. Andre fordele ved moderne teknologi:

• kort tørreperiode for lak eller maling;
• høj ydeevne;
• økonomisk, fordi tørring af færdige produkter ikke tager tid;
• påføring i dele, for eksempel maling af et bestemt område af overfladen;
• genbrug af malingrester eller drænet maling og lakmateriale;
• påføring i et tyndt lag er tilstrækkelig til høj kvalitet af det færdige produkt;
• styrke og holdbarhed af den malede overflade;
• lav eksplosionsfare;
• sundhedssikkerhed.

UV-hærdningsteknologi har også ulemper:

• brug på automatiske linjer betaler sig kun i tilfælde af høje produktionsmængder;
• prisen på maling og lakker er højere end lignende opløsningsmidler eller folinsyre;
• hvis du skal male ikke-flade overflader, tager tørringen længere tid;
• For at opnå høj kvalitet skal hærdningsprocessen bremses.

Desuden, hvis der er dannet lagdefekter på overfladen, der skal males, for eksempel pletter, dråber, kan de oftest ikke fjernes.

Der er flere typer malingsammensætninger på maling- og lakmarkedet, der tørrer under påvirkning af ultraviolet stråling.

Specifikationer for UV-hærdende maling

Trykkerier bruger akryl, vandbårne, polyesterlakker og blækmaterialer, der hærdes af UV-stråling.

Akryl

Disse malinger tørrer på få minutter og er meget reaktive med næsten 100 % faste stoffer.

Sammensætningen indeholder ikke en UV-hærder. Hårdheden og styrken af ​​det resulterende lag gør det muligt at bruge materialet ved maling af parketgulve. De er miljøvenlige og afgiver næsten ingen dampe under tørreprocessen. Men kontakt med åben hud forårsager skader på epidermis, så du skal bruge handsker, åndedrætsværn og beskyttelsesbriller, når du arbejder med akrylmaling og lak. På grund af deres høje viskositet kan akrylbelægninger ikke påføres ved sprøjtning.

Disse malinger og lakker er billige, men kræver luftstrøm for at tørre helt. Hærder, når den udsættes for store mængder ultraviolette lamper. Velegnet til sprøjtepåføring. Belægningslag har en tendens til at blive gule under UV-hærdning.

Vandbåren

Karakteristika for disse malinger og lakker:

• miljøvenlighed;
• høj kvalitet;
• sikkerhed.

Vandbårne belægninger gulner ikke og er velegnede til sprøjtning. Når de er tørre, danner de holdbare pigmentlag af høj kvalitet. Helt uskadelig ved kontakt med åben hud. De er dyrere end akryl og polyester og kræver konvektiv tørring.

Sammenligningstabel for akryl-, polyester- og vandbaseret UV-blæk

UV blæk til print

UV-hærdningsteknologi bruges i næsten alle trykmetoder:

• serigrafi af alle typer;
• flexo trykning;
• silketryk;
• offset ark og rulle;
• trykning;
• bredformat, på inkjet-printere.

På grund af de unikke egenskaber ved blækmaterialer, der hærder næsten øjeblikkeligt, kan du printe med UV blæk på en række forskellige materialer:

• papir;
• træ;
• plast;
• film;
• plast.

Hvis der trykkes på ikke-absorberende materialer, såsom polyethylenfilm, er det nødvendigt at kontrollere overfladespændingen, fordi problemet med vedhæftning af blæklaget til filmen eller plastikken kan være en tidsindstillet bombe.

Defekter vil senere blive synlige, og det vil være umuligt at rette fejlen, så spændingen kontrolleres med speciel blæk eller testblyanter.

• Følgende klimatiske forhold skal overholdes under udskrivning:
• temperatur fra 18 til 24 grader;

luftfugtighed fra 50 til 60%.

Vigtig! Lys fra fluorescerende lamper og sollys må ikke falde på trykkemaskinen eller dåser med farvestoffer. Til beskyttelse på vinduer bør der anvendes gule filtre og sikre gule og hvide spektrumlamper.

Færdigvarer kan belægges med UV-hærdende lakker, som beskytter produktet og skaber specielle effekter, såsom en blank eller mat overflade. UV-belægning betragtes som en miljøvenlig, sikker og omkostningseffektiv teknologi.

Generelt er UV-hærdende blæk og lakker populære i Moskva-trykkerier, fordi de giver gode resultater, selv når der udskrives på "lunefulde" materialer.

Uanset om det er taget på din bil eller tagene på huse, er der nogle ting, du ikke ønsker at varme op i solen. De bliver ikke kun ubehagelige at røre ved, men mister også deres arbejdsegenskaber for tidligt.

Mens en løsning på dette problem er at male overflader hvide, har en videnskabsmand fra Johns Hopkins University udviklet en anden metode - glasbaseret reflekterende maling.

Dr. Jason Benkoski laver sin maling af et billigt og let tilgængeligt materiale: kaliumsilikat, en rå glasingrediens, der opløses i vand. Han modificerer det på en sådan måde, at materialet kan sprøjtes på en overflade og tørres og derved gøre det vandtæt. Forskeren tilføjer også pigment for at tilføje farve og forbedre reflekterende egenskaber.

Malingen er næsten udelukkende uorganisk, hvilket skulle gøre den meget mere holdbar end traditionelle organiske polymermalinger, som forringes, når de udsættes for sollys. Derudover udsender det ikke så mange miljøskadelige flygtige organiske forbindelser som traditionelle malinger.

I stedet for at revne har denne maling også evnen til at udvide sig og trække sig sammen med de metaloverflader, den påføres.

Malingen er blandet med et hvidt pigment for at reflektere sollys, så det kan påføres på enhver overflade for at holde en konstant temperatur. Dette vil ikke kun hjælpe med at opretholde temperaturen i bygningen, men vil også reducere behovet for aircondition og vil også forlænge levetiden af ​​enhver metaloverflade, da det reducerer de negative effekter af varme på metalstrukturer.

Forskeren siger, at selvom malingen hærder, bliver den ved med at holde

Selvom Benkoski først og fremmest udviklede sin maling til brug på krigsskibe, forestiller han sig, at den kan bruges på ting som legeredskaber, tribuner eller tage. Feltforsøg er planlagt til at begynde inden for to år. offentliggjort