Hoa hướng dương nhân tạo có thể tự uốn cong hướng về phía ánh sáng

Một nhóm các kỹ sư từ Mỹ vừa thiết kế thành công các tấm pin Mặt trời bắt chước khả năng hướng theo ánh sáng Mặt trời của hoa hướng dương, thông qua việc sử dụng công nghệ nano thông minh.

Bằng cách chế tạo các vật liệu đặc biệt thành các cấu trúc mỏng, các nhà khoa học đã tạo những “cọng nhỏ” có thể uốn cong về phía nguồn sáng, cung cấp một nền tảng cơ bản có thể cải thiện đáng kể hiệu quả của một loạt các công nghệ năng lượng Mặt trời trong tương lai.

Các nhà nghiên cứu từ Đại học California, Los Angeles và Đại học bang Arizona đề cập đến hệ thống của họ như một máy theo dõi đa hướng sinh học giống như hoa hướng dương.

Về mặt sinh học, bất kỳ chuyển động chung nào để đáp ứng với những thay đổi cụ thể trong môi trường đều được mô tả như một hành vi mạnh mẽ.

Các nhà hóa học đã gặp không ít khó khăn trong việc chế tạo các vật liệu và cấu trúc dẻo dai có cơ chế đặc biệt để đáp ứng với những thay đổi về cường độ ánh sáng hoặc nhiệt độ dao động.

Nhưng thiên nhiên có một hành vi phức tạp hơn ở góc độ điều hướng sự di chuyển của các sinh vật theo hướng tốt và tránh xa các mối đe dọa. Hoa hướng dương là minh chứng cho điều đó.

Các hành động “đuổi” theo Mặt trời, sẽ rất hữu ích cho những thứ như quang điện, có hiệu quả nhất khi được tắm trong một ánh sáng dày đặc của bức xạ chiếu thẳng vào bề mặt của chúng, thay vì từ góc độ nông hơn.

Về mặt thực tế, so với các tia từ nguồn chiếu sáng trên cao, ánh sáng chiếu vào một góc khoảng 75 độ mang ít hơn 75% năng lượng.

Để giải quyết vấn đề mất mật độ năng lượng xiên này, nhóm nghiên cứu đã tìm đến các loại gel và polymer có khả năng phản ứng với ánh sáng hoặc nhiệt.

Một số vật liệu khác nhau đã được chọn làm ứng cử viên đáng để nghiên cứu kỹ hơn, bao gồm hydrogel chứa hạt nano vàng, các polymer nhạy sáng và một loại chất đàn hồi tinh thể lỏng được nhúng bằng thuốc nhuộm hấp thụ ánh sáng.

Khi được nhắm mục tiêu bằng tia laser, các thân cây nhân tạo nhỏ bé đã phản ứng nhanh chóng với sự ấm áp của ánh sáng, co lại ở một bên và mở rộng ở phía bên kia để làm cho sợi chỉ bị xoắn và nghiêng về phía tia laser.

Các nhà nghiên cứu đã lắp ráp một loạt các cây nhân tạo nhỏ bé và nhấn chìm chúng trong nước. Nhóm nghiên cứu sau đó xác định lượng ánh sáng được chuyển thành nhiệt bằng cách đo hơi nước mà thiết lập của họ tạo ra.

Những thay đổi về lượng hơi cho thấy các cây nhân tạo này thu năng lượng ở các góc dốc gấp 4 lần so với bề mặt tĩnh, phẳng.

Các nhà nghiên cứu cho rằng thiết bị của họ có khả năng là giải pháp cho bất kỳ hệ thống nào bị mất hiệu quả do nguồn năng lượng chuyển động.

Công việc này được cho có thể hữu ích cho hàng loạt các thiết bị như máy thu tín hiệu thích ứng, cửa sổ thông minh, robot tự chế, cánh buồm mặt trời cho tàu vũ trụ cũng như phát hiện và theo dõi phát xạ mạnh mẽ bằng kính viễn vọng v.v…

Nguồn: Báo Dân Trí (Theo Science Alert)