Канали пристрою нагріваються до світла Плівки з вуглецевих нанотрубок дозволяють використовувати метод переробки відходів
Вуглецеві нанотрубкові плівки дають можливість рециркулювати відпрацьоване тепло
Все більш скромна вуглецева нанотрубка може бути лише пристроєм для виготовлення сонячних панелей - і всього іншого, що втрачає енергію через тепло - набагато ефективніше.
Вчені Університету Райса розробляють масиви вирівняних одностінних вуглецевих нанотрубок, щоб направляти середнє інфрачервоне випромінювання (відоме як тепло) і значно підвищувати ефективність систем сонячної енергії.
Гурурай Найк та Джунічіро Коно з Інженерної школи Брайна Райса представили свої технології в ACS Photonics.
Їх винахід - гіперболічний тепловий випромінювач, який може поглинати інтенсивне тепло, яке в іншому випадку викидається в атмосферу, стискати його у вузьку смугу пропускання та випромінювати як світло, яке можна перетворити на електрику.
Це відкриття спирається на іншу групу Коно в 2016 році, коли вона знайшла простий спосіб зробити високо вирівняні плівки в масштабі пластин із щільно упакованих нанотрубок.
Обговорення з Найком, який приєднався до Райсу в 2016 році, змусило пару дізнатися, чи можна використовувати плівки для спрямування "теплових фотонів".
"Теплові фотони - це просто фотони, що випускаються з гарячого тіла", - сказав Коно. "Якщо ви подивитесь на щось гаряче за допомогою інфрачервоної камери, ви бачите, як воно світиться. Камера фіксує ці термічно збуджені фотони".
Інфрачервоне випромінювання - це компонент сонячного світла, який доставляє тепло на планету, але це лише невелика частина електромагнітного спектра. "Будь-яка гаряча поверхня випромінює світло як теплове випромінювання", - сказав Найк. "Проблема полягає в тому, що теплове випромінювання є широкосмуговим, тоді як перетворення світла в електрику є ефективним лише в тому випадку, якщо випромінювання знаходиться у вузькій смузі.
"Проблемою було стиснути широкосмугові фотони у вузьку смугу", - сказав він.
Плівки на нанотрубках дали можливість виділити середні інфрачервоні фотони, які в іншому випадку були б витрачені даремно. "Це мотивація", - сказав Найк. "Дослідження (співавтора та аспіранта Райса) Хлої Дойрон показало, що близько 20% нашого промислового споживання енергії - це відпрацьоване тепло. Це приблизно три роки електроенергії лише для штату Техас. Це багато витраченої енергії.