Вчені, що фінансуються ВМС США, створили нове захисне покриття для підводних сонячних елементів. Воно запобігає біологічному обростанню без шкоди для пропускання видимого світла.
Біообростання – це процес, при якому поверхня незахищених підводних сонячних елементів покривається “плівкою” з біологічних утворень на кшталт водоростей чи різних мікроорганізмів. Це знижує їхню електричну або експлуатаційну ефективність, а видалення біообростання – процедура недешева. Тож данські вчені розробили новий підхід для розв’язання проблеми біообростання.
Безпілотні підводні апарати та автономні підводні апарати на сонячних батареях покладаються на сонячні панелі, щоб продовжити час місії. Однак біообростання з часом знижує оптичну ефективність сонячних елементів. Сучасні антиобростаючі покриття на основі кремнію чи біоцидний оксид міді або вимагають механічного очищення, або блокують видиме світло, що обмежує їх ефективність для підводних апаратів. Тож вчені мали на меті розробити “самовідшліфовуюче” покриття, яке б запобігало біообростанню та зберігало пропускання видимого світла.
Вони хочуть створити покриття, яке забезпечить понад 80% пропускання світла і 90% генерації сонячної енергії протягом щонайменше трьох місяців без механічного втручання. Їхній інноваційний підхід використовує наднизькі концентрації нанорозмірних пігментів, розчинних у морській воді, як-от оксид купруму та оксид цинку, у поєднанні з органічним біоцидом і сполучною речовиною, що сприяє швидкому поліруванню. Під впливом морської води пігменти розчиняються, утворюючи пористий шар. Він сприяє вивільненню біоцидних сполук у морську воду. Зв’язуюча речовина реагує з іонами морської води, утворюючи розчинні сполуки, які регулюють швидкість полірування.
За словами дослідників, у міру гідролізу покриття розмивається, відкриваючі свіжі шари акрилатного полімеру і пігментів, що призводить до постійного ефекту самошліфування. Дослідницька група тривалий час експериментувала з різними сполучними системами, поки не знайшла оптимальний варіант. Покриті гладкі, напівпрозорі полікарбонатні панелі були занурені в воду на 2,5 місяці та перевірялися через два, шість і десять тижнів.
Комбіновані ефекти нанорозмірного оксиду купруму та оксиду цинку, біоциду SeaNine 211 у покритті зі спеціальним силіл акрилатом забезпечили значну стійкість до забруднення протягом 12-тижневої експлуатації. За 12 тижнів покриття “шліфувалося” зі швидкістю 1,4 мкм/день. Подальші випробування у Флориді показали відмінну стійкість до біообростання з майже 100% ефективності сонячної енергії протягом 13 тижнів.
За словами дослідників, підводні камери та сенсори на безпілотних підводних апаратах потребують оптично прозорих покриттів, але сучасні покриття з часом стають мутними. Розробка покриттів, які зберігають прозорість і водночас протистоять забрудненню під час тривалого перебування в морській воді, є ключовим завданням. Крім того, ці покриття працюють лише в морській воді.
Якщо вам цікаві статті та новини про авіацію та космічну техніку — запрошуємо вас на наш новий проєкт AERONAUT.media.
Читайте також: