Учёные совершили прорыв в области солнечной энергетики, создав новый материал, способный напрямую преобразовывать солнечный свет в тепло с беспрецедентной эффективностью.
Разработка основана на тонких плёнках особой фазы оксида титана, Ti4O7, и может подстегнуть прогресс в самых разных областях — от постройки энергоэффективных зданий до получения чистой воды и экологичного производства топлива.
«Способность создавать тонкие фототермические покрытия на поверхностях небольшого размера открывает особые перспективы для пассивного опреснения воды, используя только солнечный свет и не требуя внешних затрат электроэнергии, в отличие от широко используемого процесса обратного осмоса», — говорит профессор Май Али Эль Хакани, возглавлявший исследовательскую группу.
Этот материал относится к группе материалов, известных как «фазы Магнели», которые представляют собой формы оксида титана с уникальными электрическими и химическими свойствами.
«Ti4O7 обычно синтезируется методами термического восстановления в порошкообразном виде, — говорит Лоик Пишон, аспирант INRS и первый автор публикации. — Эти методы, как правило, не позволяют синтезировать чистую фазу материала Ti4O7 и/или тонко контролировать его состав, морфологию и наноструктуру».
Он пояснил, что эти методы часто дают смешанные фазы и ограничивают потенциал материала, в частности его электропроводность, а также ограничивают его пригодность к использованию небольшими гранулами.
Чтобы преодолеть эти ограничения, команда профессора Эль Хакани применила магнетронное распыление — метод осаждения тонких плёнок, широко используемый в полупроводниковой промышленности. Этот метод плазменного осаждения позволил им нанести покрытия Ti4O7 толщиной всего в несколько сотен нанометров на различные подложки, включая металл, кремний и стекло.
«Осаждённые таким образом покрытия (плёнки толщиной в несколько сотен нанометров) полностью изменяют свойства поверхности подложки, в роли которых могут выступать самые различные материалы (металлические, кремниевые или стеклянные пластины)», — подчеркнул профессор Эль Хакани, специализирующийся на плазменно-лазерных процессах для наноструктурных материалов.
Свойственная материалу коррозионная стойкость и высокая электропроводность делают его исключительно подходящим для создания высокоэффективных анодов, способных эффективно удалять стойкие загрязнители из воды. Кроме того, материал может быть полезен при производстве водорода и аммиака.
Благодаря своей исключительной способности к фототермическому преобразованию, этот тип покрытия также актуален для производства «умных» окон отопления, что является значительным преимуществом с точки зрения экономии и энергоэффективности, добавляется в пресс-релизе.
