Günün 24 saati elektrik üreten ağaç

Çinli bilim insanları, balsa ağacının hücresel yapısını nano düzeyde dönüştürerek güneş ışığını emen, ısıyı depolayan ve karanlıkta dahi elektrik üretebilen bir malzeme geliştirdi. TechRadar'ın aktardığı çalışmada araştırmacılar, balsa ağacını dayanıklılığı için değil, ısıyı yönlendiren ve diğer bileşenleri sabit tutan doğal mikro kanal dizilimi nedeniyle tercih etti.

SİSTEM NASIL ÇALIŞIYOR? Üretim sürecinde izlenen adımlar ve malzemenin elde edilen teknik özellikleri şu şekilde sıralandı: Ahşaba sertlik ve renk veren lignin bileşeni uzaklaştırılarak malzemenin gözenekliliği%93'ün üzerine çıkarıldı.

Kanal duvarları, ultraviyole, görünür ve kızılötesi ışınları ısıya dönüştüren ultra ince siyah fosforen tabakasıyla kaplandı. Oksidasyonu önlemek amacıyla her bir nano tabaka, tannik asit ve demir iyonlarından oluşan moleküler bir kalkanla korundu.

Malzeme, 150 günlük güneş ışığı maruziyetinin ardından stabilitesini korudu. Işık emilimini plazmonik etkilerle artırmak için yapıya gümüş nanopartiküller; yüzeye aşılanan uzun hidrokarbon zincirleri sayesinde ise 153 derecelik temas açısına sahip süper hidrofobik (su itici) bir yapı elde edildi.

Kanallar, erirken ısıyı depolayıp katılaşırken serbest bırakan faz değiştiren bir biyomateryal olan stearik asit ile dolduruldu.

KARANLIKTA ELEKTRİK ÜRETİMİ VE DAYANIKLILIK

Geliştirilen malzeme, kilogram başına yaklaşık 175 kJ ısı depolayarak gelen güneş ışığının%91,27'sini kullanılabilir ısıya dönüştürdü ve ısıyı ahşap lifleri boyunca yaklaşık 3,9 kat daha verimli iletti. Bir termoelektrik jeneratörle birleştirildiğinde standart güneş ışığı altında 0,65 V'a kadar elektrik üretti.

Güneş ışığıyla eriyen stearik asit, karanlık çöktükten sonra depoladığı ısıyı kademeli olarak serbest bırakıyor. Bu süreç, jeneratördeki sıcaklık farkını koruyarak ışık kaynağı ortadan kalktıktan sonra da elektrik üretiminin sürmesini sağlıyor.

100 ısıtma ve soğutma döngüsünün ardından özelliklerini koruyan malzeme, yanmaya karşı da direnç göstererek iki dakika içinde kendi kendine söndü. Araştırmacılar; yangına dayanıklı, su itici ve antimikrobiyal özelliklere sahip bu tasarımın açık havada toz ve mikroplardan kaynaklanan performans kaybını önlediğini belirtti.

ÜRETİMİ ZOR OLABİLİR

Söz konusu yapının elektronik cihazlarda ısı düzenlemesi, yapı malzemelerinde enerji verimliliği ve küçük otonom enerji sistemlerinin desteklenmesi gibi alanlarda kullanılabileceği ifade edildi ama karmaşık katmanlı yapının korunarak malzemenin büyük ölçeklerde üretilmesinin zorluk teşkil ettiği kaydedildi.