Бабочки делятся секретами солнечных технологий

Низкая отдача энергии от современных солнечных устройств один из главных факторов, сдерживающих развитие солнечной энергетики. Ученые всего мира стараются увеличить эффективность солнечных элементов. По мнению многих исследователей, чтобы найти быстрый и правильный способ справиться с проблемой, прежде всего надо внимательно присмотреться к окружающей природе, где наверняка уже есть готовые решения. Внимание ученых из Китая привлекли бабочки.

Эфемерные создания с огромными разноцветными крыльями – эталон утонченной красоты. Но в природе все рационально. Крылья бабочек – не исключение. Они не просто украшение, и даже не только органы, обеспечивающие перемещение. В прохладную погоду бабочки греются на солнце, расправив крылья.

Такое поведение позволяет предположить, что структура крыльев насекомых приспособлена к максимально эффективному использованию солнечной энергии. Изучением их строения занялись ученые из Шанхайского университета Цзяо Тонг в Китае и добились успеха.

Бабочки делятся секретами солнечных технологий

О достижениях своих коллег рассказал представитель университета доктор Тонгсин Фан (Tongxiang Fan), профессор Института композитных материалов, выступивший на собрании Американского химического общества в Сан-Диего на прошлой неделе 25 – 29 марта 2012 года.

Используя электронный микроскоп, ученые изучили строение и структуру крыльев двух черных бабочек Papilio helenus Linnaeus, один из подвидов которых известен под названием Красная Елена (Red Helen). Черный цвет лучше других усваивает солнечную энергию, что и определило объект исследований.

Тонгсин Фан так пояснил свой выбор: «Мы исследовали «искусство черноты», чтобы узнать секрет, как эти черные крылья поглощают столько солнечного света и так мало отражают его».

Выяснилось, что крылья покрыты удлиненными прямоугольными чешуйками, уложенными наподобие черепицы на крыше. Чешуйки обоих видов бабочек имеют жесткие выступы с мелкими отверстиями с обоих сторон, открывающими доступ к следующему слою.

По мнению исследователей, выступы направляют световой поток в отверстия. Стенки выступов улавливают длинноволновую часть солнечного спектра, коротковолновые составляющие через отверстия проникают на следующий слой, помогая бабочке уловить больше тепла. Компьютерная модель, созданная на основе полученных изображения, подтвердила, что структура крыльев с массивами наноотверстий работает как высокочастотный фильтр.

«Способность усваивать и манипулировать светом очень важна для производительности солнечных энергетических устройств» - отметил доктор Тонгсин Фан в выступлении.

По его словам китайские ученые построили модель, улавливающую солнечную энергию по тому же принципу, что и крылья бабочки. Структуру воспроизвели из диоксида титана методом, известным как «ближний обжиг». Прототип показал высокую эффективность, и сейчас команда профессора работает над созданием коммерческого продукта. Однако пока что «сделаны только первые шаги» - сообщил доктор Фан.

Результаты труда китайских ученых лишний раз подтверждают, насколько совершенные технические решения человек может позаимствовать у природы. Бабочки щедро поделились своими секретами.