Новое защитное покрытие солнечных панелей
Команда из Массачусетского технологического института (MIT) разработала легкую полимерную пленку, которую можно использовать в качестве защитного покрытия на солнечных панелях, поскольку она практически непроницаема для молекул газа.
В ходе лабораторных испытаний было обнаружено, что полимер толщиной в нанометр полностью отталкивает азот, а также другие газы в лабораторных условиях. Это отличается от традиционных полимеров, которые пропускают газы, тем, что их молекулы слабо связаны друг с другом, оставляя крошечные зазоры, через которые могут проходить газы. Новый лабораторный материал, известный как 2DPA-1, представляет собой двумерный полимер, который самоорганизуется в молекулярные слои с помощью водородных связей. Он включает в себя строительный элемент под названием меламин, который содержит кольцо из атомов углерода и азота, которые могут расширяться в двух измерениях, образуя диски нанометрового размера.
2DPA-1 отличается от предыдущих полимеров тем, что диски накладываются друг на друга, удерживаясь вместе за счет водородных связей между слоями, что делает структуру прочной и стабильной. Массачусетский технологический институт утверждает, что полимер прочнее стали, но имеет лишь одну шестую плотности.
Исследователи Массачусетского технологического института подвергли 2DPA-1 воздействию гелия, аргона, кислорода, метана и гексафторида серы и обнаружили, что его проницаемость для этих газов составляет по меньшей мере 1/10 000 от проницаемости любого другого существующего полимера, что делает его почти таким же непроницаемым, как графен.
Ученые работали над созданием графенового покрытия в качестве метода защиты солнечных элементов от коррозии, но нанесение графеновой пленки на поверхность оказалось сложной задачей, поскольку ее невозможно нанести краской. Поскольку полимер MIT 2DPA-1 легко прилипает благодаря прочным водородным связям между слоистыми дисками, он может оказаться ценной альтернативой.
В исследовательской работе "Молекулярный непроницаемый полимер, состоящий из двумерных полиарамидов", опубликованной в nature, исследовательская группа демонстрирует, что пленка толщиной 60 нанометров может продлить срок службы кристалла перовскита на несколько недель, а более толстое покрытие может обеспечить более длительную защиту.
"Используя такое непроницаемое покрытие, как это, вы можете защитить объекты инфраструктуры, такие как мосты, здания, железнодорожные линии — в общем, все, что подвергается воздействию погодных условий снаружи", - прокомментировал Майкл Страно, профессор химической инженерии Массачусетского технологического института. Джордж Шатц, профессор химии, химической и биологической инженерии Северо-Западного университета, который не принимал участия в исследовании, назвал полученные результаты "замечательными".
"Как правило, полимеры достаточно проницаемы для газов, но полиарамиды, описанные в этой статье, на порядки менее проницаемы для большинства газов в условиях промышленного значения", - пояснил Шатц.
