Вчені перетворили деревину на автономну систему накопичення сонячного тепла, що здатна і віддавати енергію електричним струмом

Сонячна енергія має одну незручну властивість: вона зникає разом із сонцем. Це базова проблема, яку намагаються вирішити стартапи, котрі вже витратили разом мільярди доларів інвестицій. Тепер з’явилось несподіване рішення — деревина, передають Патріоти України з посиланням на SEEDS.

Інженери взяли балсову деревину і на наноструктурному рівні перетворили її на багатофункціональний сонячно-термальний матеріал. вона поглинає світло, накопичує тепло і генерує електрику навіть після того, як сонце зайшло.

Дослідники обрали балсову деревину не за міцністю, а за внутрішньою мікроструктурою: під мікроскопом вона нагадує пучок спрямованих трубочок діаметром 20–50 мікрометрів. Ці канали можуть спрямовувати тепло і утримувати матеріали — ідеальний природний каркас, повідомляє Interesting Engineering.

Процес перетворення складався з кількох кроків. По-перше, деревину делігнінізували: видалили лігнін, що дає їй колір і жорсткість. Після цього пористість зросла до 93% — дерево стало схоже на суперпористу губку зі збереженою напрямленою структурою. По-друге, стінки каналів вкрили ультратонкими шарами чорного фосфорену — матеріалу, що поглинає весь спектр сонячного випромінювання.

Результати виявились вражаючими. Матеріал поглинає 91,27% сонячного випромінювання і накопичує 175 кДж тепла на кілограм — достатньо для підтримки різниці температур на термоелектричному генераторі навіть після зникнення сонця.

Матеріал також виявився стійким: самозагасав за 2 хвилини без зовнішнього втручання (вогнестійкість), антибактеріальна поверхня перешкоджала росту мікробів, а після 100 циклів нагрів-охолодження — жодного суттєвого зниження ефективності.

Дослідники самі відзначають: їхній підхід уникає карбонізації (спалення деревини при високій температурі, що знищує хімічні групи і знижує гнучкість матеріалу). Це дозволяє зберегти поверхневу хімію деревини, відкриту для подальших модифікацій.

Матеріал може вийти далеко за межі сонячної енергетики: термоізоляція будівель (стіни, що зберігають тепло вдень і повертають вночі), управління тепловим режимом електроніки, автономне живлення датчиків у важкодоступних районах.

Балсова деревина — одна з найлегших деревин у світі (щільність ~120 кг/м³ проти ~700 для дуба). Саме завдяки цій легкості і пористості її використовують у суднобудуванні, авіамоделюванні і… тепер у сонячній енергетиці. Пористість після делігнінізації перевищила 93% — більша частина об’єму матеріалу — повітря.