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.

Ткань, цвет и ультрафиолет

Фото 1 из 6

“Вторая кожа” против солнца

Всем давно известен факт, что летом синтетику и черные платьица лучше забросить подальше, а вместо этого облачиться в светлые натуральные материи, что, впрочем, полезно и для тела, и для настроения. Давайте попробуем разобраться, какие именно цвета и материалы помогают “укротить” ультрафиолет.

Цвет

Считается, что светлые тона лучше отражают тепло и ультрафиолетовое излучение, тогда как темные, отражая свет, пропускают саму вредную радиацию. И, как и темные, яркие тона плохо защищают от “вредного” солнца. От этого и отталкиваемся, составляя палитру летнего гардероба. Следуя модной нынче морской тематике в одежде, синий заменим на небесно-голубой. Летним вариантом модного коричневого может стать элегантный бежевый, а от красного и ярко-розового лучше отказаться в пользу нежных оттенков коралла и чайной розы. Кстати, согласно исследованиям, именно бледно-розовый цвет держит пальму первенства по своим светоотражающим качествам, разделив ее разве что с чистым белым, который летом вообще вне конкуренции по своим защитным свойствам.

Ткань

Что же касается состава ткани, то тут летом, безусловно, нужно отдавать предпочтение натуральным материалам, которые отличаются способностью поглощать и рассеивать ультрафиолетовые излучения. Большинство синтетических материалов вообще не пропускают воздух, создавая в жару эффект бани и увеличивая угрозу солнечного ожога. А вот пресловутый полиэстер, который входит в состав многих тканей, обладает хорошей сопротивляемостью высокой температуре и одновременно способен выводить избыток влаги от тела, создавая температурный баланс. Но все эти качества предохраняют скорее от тепла, чем от ультрафиолетовых лучей. Если уж и выбирать среди искусственных тканей, то лучше отдать предпочтение вискозе, которая из синтетических материалов считается наиболее естественной.

Безусловно, на открытом солнце лучше одеваться в хлопчатобумажную одежду. Натуральный хлопок, облегая тело, рассеивает солнечные лучи. А вот любимый всеми в летнюю жару тонкий шелк, будет довольно плохим защитником от солнца. Хотя его текстура довольно прочная, шелк очень чувствителен к ультрафиолетовым лучам: не защищая от солнечной радиации, сама ткань быстро теряет свои свойства и изнашивается при длительном нахождении на солнце. Идеальным же вариантом для лета станет старый добрый лен – этот материал гораздо плотнее хлопка, является очень хорошим свето- и теплоизолятором и вдобавок считается природным антисептиком!

Дополнительная защита

Увы, ни одна самая натуральная и прочная ткань не может гарантировать 100% защиту от ультрафиолета. Сегодня на помощь приходят материалы с дополнительными свойствами. Некоторые западные производители начали создавать специально обработанную так называемую солнцезащитную одежду, которая пропускает всего несколько процентов вредных лучей. Однако у различных производителей степень защиты одежды тоже отличается. Каждая из таких вещей обязательно маркирована специальным знаком, для обозначения которого используется индекс UPF (ultraviolet protection factor или фактор защиты от ультрафиолета). Чем выше этот индекс, тем лучше защита. В то время как рекомендованный уровень защиты равен 15 единицам, у обычной хлопчатобумажной футболки он равняется 5-8, а у солнцезащитной одежды колеблется от 15 до 50, то есть степень защиты в этом случае повышается в 3-5 раз. Обычно она выполнена из ткани с более плотным плетением или покрыта специальным веществом. Степень защиты можно также повысить с помощью специального состава в виде порошка Rit Sun Guard (пока не обнаруженного на отечественном рынке) – для этого достаточно просто поместить его в стиральную машинку.

Эффект солярия на пляже, или загораем под купальником

Что ж, если на душной улице мы стремимся защититься от утомительного солнца, то на пляже с досадой думаем о необходимости носить купальник, который так мешает в достижении ровного загара. Но, не спешите расстраиваться – не так давно выход все же был найден в виде совершенно нового поколения купальников, которые пропускают до 70% солнечных лучей и в то же время обеспечивают коже защиту, которая по уже известному нам индексу равняется от 4 до 8 единицам. На данный момент в производстве подобных купальников монополию держит фирма Solar.

Эффект ровного загара, которым и хороши эти чудо-купальники, достигается за счет специальной ткани с тысячами микропор, при растяжении позволяющим лучам попасть на кожу. Другими словами, эта ткань визуально напоминает сеточку. Кстати, не забудьте нанести на кожу под таким купальником солнцезащитный крем с немного меньшим солнцезащитным фактором, чем тот, который вы используете для открытых участков. Чтобы материал не просвечивался, все купальники данной серии сделаны из ткани с контрастным, обычно мелким узором, что очень даже кстати. Ведь “цветастость” одновременно является еще и модной тенденцией, пришедшей на смену однотонным материям. Такой узор создает оптический обман, приковывая внимание и не давая глазу увидеть что-либо сквозь ткань. Немаловажно: эффект сохраняется и в мокром состоянии.

Итог: наслаждайтесь летним солнцем, но делайте это либо в меру, либо в правильной одежде! Ну, а в остальном советую про меру забыть: уж отдыхать – так по полной!

Подписывайся на наш telegram и будь в курсе всех самых интересных и актуальных новостей!

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 —

Комментарии:

Краска УФ-отверждения содержит вещества, которые реагируют на воздействие ультрафиолетового излучения, поэтому высыхают на воздухе. Такой красочный материал применяют для различных видов печати, например, офсета, флекса, трафаретной, для воспроизведения растровой графики. Его наносят на любые поверхности - бумажные, пластмассовые, полиэтиленовые, толстым или тонким слоем.

В процессе печати используют УФ-лампы, которые закрепляют нанесенную на изделие краску. Некоторые красочные материалы, которые отвердевают под воздействием ультрафиолетовых лучей, токсичны, ими нельзя печатать на продуктовых упаковках. Зато во время высыхания они не выделяют в воздух растворителей, в отличие от сольвентных составов. Однако при использовании ламп выделяется озон, который может быть токсичным, если его концентрация в воздухе высока.

Особенности красок

Краска ультрафиолетового отверждения отличается от обыкновенных, основанных на растворителях составов, способностью высыхать и «схватываться» почти мгновенно. Другие особенности УФ-красящих материалов:

• жесткая структура;
• более вязкая, липкая;
• устойчива к влаге;
• не истирается так быстро, как сольвентные краски;
• застывает (высыхает) только под воздействием УФ-излучения.

В составе УФ-отверждаемых чернил:

• пигмент или краситель, который придает основной цвет покрытию;
• специализированное жидкое связующее, которое превращается в твердую пленку, полимеризуется под воздействием УФ-лучей;
• фотоинициатор, который участвует в химической реакции полимеризации или отверждения красочного слоя;
• УФ-отвердитель - это олигомеры, которые представляют собой вязкие вещества, отвердевающие под воздействием ультрафиолета;
• мономеры - растворители, растительные масла;
• добавки, воски и наполнители.

На заметку! Красящий состав представляет собой порошок из отверждаемых полимеров, который нагревается, расплавляется и образует прочную пленку на бумаге, пластмассе или древесине.

Интересная особенность красок ультрафиолетового отверждения в том, что на белом материале слой закрепляется быстрее, а на темном - медленнее, потому что светлый фон отталкивает УФ-излучение, а черный, наоборот, поглощает.

Способы отверждения

Последняя стадия в получении слоя лакокрасочного материала - сушка. Дисперсная среда в процессе высыхания порошковых лаков и красок - воздух. Пленка получается, потому что твердые полимерные частицы в составе материала образуют прочную связь, сначала расплавляются, потом отверждаются. Красящий состав нагревается до 110 градусов и застывает в считанные секунды.

Источники ультрафиолета

Оптимизация процесса отвердения зависит от выбора ультрафиолетового излучателя. Источниками УФ-света могут быть:

• безэлектродные, светодиодные, кварцевые излучатели;
• ртутные лампы;
• люминесцентные, ксеноновые осветительные приборы;
• Led UV сушильные лампы.

Главное правило при выборе отверждающей лакокрасочное покрытие машины - частота излучения прибора должна совпадать с частотой поглощения фотоинициатором, который отвечает за оптимальную дозу UV лучей и способность красящих материалов вступать в химическую реакцию.

Для отверждения порошковых лакокрасочных материалов можно применять и лампы широкого спектра, однако у них есть существенные недостатки:

• энергозатратность;
• токсичность.

Внимание! Перечисленные приборы при нагреве выделяют в воздух большое количество озона, который пагубно влияет на здоровье.

Качество покрытия

Отверждаемые полимеры в составе красок и лаков образуют в процессе высыхания прочную пленку. Толщина слоя не влияет на качество результата. Лакокрасочный материал:

• ложится ровно;
• не растекается за границы изображения;
• распределяется равномерно.

На качество оказывают влияние:

• красящий состав, в который входят пигмент, разбавитель, смола, фотоинициатор, наполнители, синергетик;
• окрашиваемая поверхность;
• условия, в которых происходит покраска;
• доза излучения;
• вид УФ-прибора;
• расстояние между лампами и от источника излучения до подложки.

Красочное покрытие получается прочным, устойчивым к влаге, не выцветает под воздействием солнечного света, другого излучения, поэтому даже полноцветные изображения, нанесенные при помощи УФ-отверждаемых красок, выходят высококачественными.

Преимущества и недостатки технологии УФ-отверждения

Метод ультрафиолетового отверждения экологичен. Другие плюсы современной технологии:

• короткий период высыхания лака или краски;
• высокая производительность;
• экономичность, потому что сушка готовых изделий не занимает времени;
• применение частями, например, окрашивание определенного участка поверхности;
• вторичное использование остатка ЛКМ или стекшего лакокрасочного материала;
• нанесения тонким слоем достаточно для высокого качества готового изделия;
• прочность и стойкость окрашенной поверхности;
• малая взрывоопасность;
• безопасность для здоровья.

У технологии УФ-отвердения есть и недостатки:

• использование на автоматических линиях окупается только в случае высоких объемов производства;
• цена лакокрасочных материалов выше аналогичных сольвентных или фолиевых;
• если нужно окрашивать неплоские поверхности, сушка занимает больше времени;
• для достижения высокого качества процесс отверждения должен быть замедлен.

Кроме того, если на окрашиваемой поверхности образовались дефекты слоя, например, подтеки, капли, чаще всего они неустранимы.

На рынке лакокрасочных материалов существует несколько видов красящих составов, которые высыхают под воздействием ультрафиолета.

Специфика красок УФ-отверждения

В печатных цехах используются акриловые, водоразбавимые, полиэфирные лаки и красочные материалы, которые отверждаются УФ-излучением.

Акриловые

Эти краски высыхают буквально за несколько минут и отличаются высокой реактивностью, обладают почти 100%-ным сухим остатком. В составе отсутствует УФ-отвердитель. Твердость и прочность получившегося слоя дает возможность использовать материал при покраске паркетных покрытий. Они экологичные, в процессе высыхания почти не выделяют испарений. Однако при контакте с открытой кожей вредят эпидермису, поэтому работать с акриловыми ЛКМ надо в перчатках, респираторе и очках. Из-за высокой вязкости акриловые ЛКМ нельзя наносить способом распыления.

Полиэфирные

Эти краски и лаки недорогие, но для полного высыхания требуется обдув. Отверждаются при воздействии большого количества ультрафиолетовых ламп. Подходят для нанесения распылением. Слои ЛКМ имеют свойство желтеть во время отверждения УФ.

Водоразбавимые

Характеристики этих лакокрасочных материалов:

• экологичность;
• высокое качество;
• безопасность.

Водоразбавимые ЛКМ не желтеют и пригодны для распыления. При высыхании образуют прочные пигментные слои высокого качества. Абсолютно безвредны при попадании на открытую кожу. Они дороже акриловых и полиэфирных, требуют конвективной сушки.

Таблица сравнения акриловых, полиэфирных и водоразбавимых красок УФ-отверждения

УФ-краски в печати

Технология отверждения ультрафиолетом используется почти во всех способах печати:

• трафаретной всех видов;
• флексопечати;
• шелкографии;
• офсетной листовой и рулонной;
• полиграфии;
• широкоформатной, на струйных принтерах.

Благодаря уникальным свойствам красящих материалов почти мгновенно отверждаться, печатать УФ-красками можно на разных материалах:

• бумаге;
• древесине;
• пластмассе;
• пленке;
• пластике.

Если печать производится на невпитывающих материалах, например, полиэтиленовых пленках, необходимо контролировать натяжение поверхности, потому что проблема сцепления красящего слоя с пленкой или пластиком может быть миной замедленного действия. Дефекты станут видны позже, а исправить брак будет невозможно, поэтому натяжение проверяют специальными чернилами или тестовыми карандашами.

Во время печати должны соблюдаться следующие климатические условия:

• температура от 18 до 24 градусов;
• влажность от 50 до 60%.

Важно! Свет от ламп дневного освещения и солнечные лучи не должны попадать на печатную машину, банки с красящими материалами. Для защиты на окнах надо использовать желтые фильтры и лампы безопасного желтого и белого спектра.

Готовые изделия можно покрывать лаками UV отверждения, которые защищают продукцию и создают специальные эффекты, например, глянцевую или матовую поверхность. УФ-лакирование считается экологичной, безопасной и экономически выгодной технологией.

В целом, краски и лаки, отверждаемые ультрафиолетом, пользуются популярностью в печатных цехах Москвы, потому что даже при печати на «капризных» материалах дают хорошие результаты.

Экология потребления. Будь то крыша вашего автомобиля или крыши домов, но есть некоторые вещи, которые не желательно нагревать на солнце. Они не только становятся неприятными на ощупь, но и преждевременно теряют свои рабочие качества.

Будь то крыша вашего автомобиля или крыши домов, но есть некоторые вещи, которые не желательно нагревать на солнце. Они не только становятся неприятными на ощупь, но и преждевременно теряют свои рабочие качества.

Пока одним из решений данной проблемы является покраска поверхностей в белый цвет, ученый из Университета Джонса Хопкинса разработал другой способ – отражающую краску на основе стекла.

Доктор Джейсон Бенкоски (Jason Benkoski) изготавливает свою краску из дешевого и доступного материала - силиката калия, сырого ингредиента стекла, который растворяется в воде. Он модифицирует его таким образом, чтобы материал возможно было распылить на поверхность и высушить, тем самым, он становится водонепроницаемым. Ученый также добавляет пигмент, чтобы придать цвет и повысить отражающие свойства.

Краска почти полностью неорганическая, что должно сделать ее гораздо более прочной, чем традиционные органические полимерные краски, которые теряют свои качества под воздействием солнечного света. Кроме того, она не выделяет столько летучих органических соединений, наносящих вред окружающей среде, которыми богаты традиционные краски.

Также вместо того, чтобы покрыться трещинами, эта краска обладает возможностью расширяться и сжиматься вместе с металлическими поверхностями, на которые она была нанесена.

Краску смешивают с белым пигментом, для отражения солнечного света, чтобы ее можно было применять на любой поверхности для поддержания постоянной температуры. Это не только поможет сохранить температуру здания, но и уменьшит спрос на кондиционеры, также продлит срок службы любой металлической поверхности, так как уменьшает негативное воздействие тепла на металлоконструкции.

Ученый говорит, что несмотря на то, что краска твердеет, она продолжает сохранять

Хотя Бенкоски разрабатывал свою краску в основном для использования на военных коряблях, он предусматривает ее использование на таких вещах, как оборудование детской площадки, трибуны, или крыши. Полевые испытания планируется начать в течение двух лет. опубликовано