Специалисты Национального исследовательского университета «МЭИ» и научно-производственного комплекса «Наносистемы» разработали жидкость с частицами алмазов, которая эффективно преобразует солнечный свет в тепло.
Ученые синтезировали алмазную наножидкость — раствор с наночастицами синтетических алмазов, который хорошо поглощает свет и проводит тепло. В отличие от аналогов она содержит более распространенные компоненты и дольше остается стабильной, потому что частицы не так быстро слипаются и выпадают в осадок.
Обычно для преобразования солнечного света в тепло используют твердые кристаллы, которые поглощают лучи и передают энергию в теплопроводящие системы. При этом часть энергии теряется при поглощении и теплопередаче. Альтернативный способ для уменьшения потерь энергии — применение жидкости вместо твердых кристаллов.
В основе жидкости — вода. Сначала в нее добавили измельченный графит. Под воздействием мощных ультразвуковых импульсов и микроволнового излучения в воде на доли секунды возникли микроскопические пузырьки. Они схлопывались с огромной скоростью, что локально повысило температуру воды до 5000 градусов, а давление — до 1000 атмосфер. Этот процесс называется кавитацией — для подобной цели его использовали впервые. Условия в жидкости имитировали естественные, при которых графит превращается в алмаз. В результате в воде образовались наноалмазы размером в десятки раз меньше вирусов.
Специалисты изготовили жидкость с разными концентрациями алмазных частиц — от 0,01% до 0,55%. Образцы поместили в экспериментальную установку с лампой, имитирующей солнечный свет, а также проверили в полевых условиях в составе миниатюрных устройств — солнечных коллекторов. Образец с содержанием наночастиц 0,25% показал лучший результат: жидкость нагревалась значительно быстрее и продемонстрировала эффективность почти двое больше, чем у аналогов. Частицы при этом не слипались и не оседали на дно.
По словам ученых, их разработка будет полезна в удаленных районах, где нет доступа к централизованному энергообеспечению.
