Глаза бабочки и комариные крылья

Какая связь между насекомыми и солнечными батареями? Peng Jiang, ассистент профессора из университета Флориды, почерпнул немного вдохновения из исследования строения глаз мотыльков и крыльев комаров для разработки нового антибликового и водоотталкивающего покрытия. Это покрытие крайне полезно для более эфективных самоочищающихся солнечных батарей, автомобильных стекол и зеркал, компьютерных мониторов и других применений. «Природа — удивительный изобретатель, мне даже не пришлось придумывать ничего нового, надо только скопировать некоторые особенности строения этих организмов для использования в промышленности» — утверждает исследователь.



Мотыльковые глаза состоят из прилегающих друг к другу шестиугольных «глазков», каждый из которых покрыт тысячами ровных рядов крошечных выпуклостей. Каждая имеет размер менее 300 нанометров (300 миллионных долей миллиметра), и рассмотреть их можно только в электронный микроскоп. Когда в глаз насекомого попадает свет, подобная сложная поверхность почти полностью его поглощает, не отражая. Это увеличивает чувствительность глаза к освещению, и предотвращает демаскировку насекомого — его глаза не светятся в отраженном свете, в отличие от наших глаз и глаз большинства млекопитающих.

Ученые пытаются с помощью процесса фотолитографии, применяемого при создании микросхем, «вырастить» подобную структуру, но пока что четких результатов не получено — дело, видимо, не только в форме выступов, но и в их материале. На данный момент наиболее близкий результат был получен следующим образом. На круглую подложку наносится раствор, содержащий крошечные частицы особой формы и точно выдержанного размера. После этого подложка с большой скоростью вращается в центрифуге, строго определенное время. Далее жидкость из раствора испаряется или выводится химическим путем, после чего микрочастицы оказываются равномерно распределены по поверхности с необходимым интервалом. Как видите, техника весьма проста и примитивна, но результат достигается.

Таким же образом удалось создать поверхность, имеющую водоотталкивающие свойства, копирующую поверхность комариного крыла. Как ни странно, но именно крылья насекомых обладают крайне высокими водоотталкивающими свойствами — ведь ими приходится пользоваться в разных условиях окружающей среды, при этом крылья должны сохранять свои летные качества. Для этого было изменено расстояние между выпуклостями (см выше), а между ними созданы воздушные карманы. Капля воды, попавшая на такую поверхность, скатывается к краю, не задерживаясь и не оставляя следа.

Два этих открытия увеличат эффективность солнечных батарей как минимум на несколько процентов. Известно, что в классических солнечных элементах более 10% света отражаются обратно, не превращаясь в электричество. При использовании «мотылькового» покрытия эта величина уменьшается до 2%. Дополнительно, покрыв поверхность солнечной батареи «комариным» покрытием, можно добиться эффекта самоочистки, когда частицы пыли и грязи из атмосферных осадков будут не прилипать к поверхности, а свободно скатываться, не ухудшая свойств элементов. Хотелось бы верить, что именно два этих изобретения дойдут до потребителей... Мировой кризис заставляет думать о большей автономности и энергонезависимости.