Pirms vairākiem gadiem optikas eksperts izstrādāja paņēmienu, kā padarīt spīdīgu metālu melnu. Trika rezultātā tika iegūts materiāls, kas lieliski piemērots saules gaismas absorbēšanai – tik daudz, lai ģeneratori, kas būvēti ar to, radīja 15 reizes lielāku jaudu nekā salīdzināmas ierīces.
Komanda izmantoja melno metālu, lai izstrādātu jaunu dizainu Saules termoelektriskie ģeneratoriApvidū Pazīstami kā STEGS, viņi var pārveidot dažāda veida siltumenerģiju elektrībā. Tomēr tehnoloģiskie ierobežojumi ievērojami ierobežoja to potenciālu, un enerģijas jauda tikai 1% saules gaismas pārvērš elektrībā – vidēja līmeņa, salīdzinot ar aptuveni 20% dzīvojamo saules paneļu sistēmām. Jaunais dizains, kas publicēts 12. augustā Gaisma: zinātne un lietojumprogrammaspārvar šo izaicinājumu, ļaujot ļoti precīzi kontrolēt katru ierīces slāni, no kuriem daži tika izgatavoti no melnā metāla.
STEGS parasti ir “karstas” un “aukstas” malas, ko iesmērē pusvadītāju materiāli, un temperatūras starpība starp abām pusēm rada elektrību caur fenomenu, ko sauc par Seebeka efektsApvidū Gadu desmitiem galvenā uzmanība tika pievērsta pusvadītāju materiālu uzlabošanai, lai labāk kontrolētu karstuma atšķirības, kā Chunlei Guo, pētījuma vecākais autors un materiālais zinātnieks Ročesteras universitātē, paskaidroja a paziņojumsApvidū Šai pieejai bija ierobežoti panākumi, tāpēc Guo – melnā metāla tehnoloģijas radītājs – izskaidroja citus elementus, proti, šīs karstās un aukstās puses.
Guo dizains ir atkarīgs no trim izgatavošanas stratēģijām, kas lielā mērā paļāvās uz lāzeriem. Pirmkārt, viņa komanda volframa izturējās ar femtosekundes lāzera impulsiem – ultrashort stariem, kas mirgo metālu pie viena sekundes kvadriljonta skalas -, lai pārveidotu to par melno metālu. Konkrēti, viņi izstrādāja materiālu tā, lai tas būtu optimizēts, lai absorbētu saules gaismu, vienlaikus samazinot nevēlamu siltuma zudumu iespēju.
Tālāk viņi pārklāja apstrādāto volframu ar plastmasas gabalu, izgatavojot “mini siltumnīcu”, kas maksimāli palielināja karstās puses spēju notvert siltumu, sacīja Guo. Visbeidzot, lai līdzsvarotu lietas, komanda atkal izmantoja femtosekundes lāzerus, lai ražotu īpašu siltuma izlietni no alumīnija. Šīs nanostruktūras dubultoja aukstās puses dzesēšanas rādītājus, skaidroja pētnieki.
Lai apstiprinātu viņu dizainu, komanda veica vienkāršu eksperimentu, kurā viņi pārbaudīja šo termiskās vadības dizainu, izmantojot apgaismojuma gaismas diodes. Kā gaidīts, viņu iestatīšana ļāva Stegam pilnībā darbināt LED pie maksimālā spilgtuma ievērojami zemākā apgaismojuma līmenī, pētnieki rakstīja pētījumā. Ierīce ir arī kompakta un samērā viegla, kas nozīmē, ka tā varētu “potenciāli barot mikroelektroniskās ierīces, piemēram, autonomus sensorus laika apstākļu uzraudzībai un lauksaimniecības lietojumprogrammām, kā arī viedierīcēm”, teikts pētījumā.
Metāla mūzikas faniem un Saules enerģija, šim pētījumam nevajadzētu būt pārsteigumam. Runājot par tīru enerģiju, melnais metāls patiešām ir grūti.
