Учёные разработали новый материал на основе особой формы оксида титана, способный с высокой эффективностью напрямую преобразовывать солнечный свет в тепло. Эта разработка в виде тонких покрытий может найти применение в энергоэффективном строительстве, системах очистки воды и производстве экологичного топлива. Материал относится к редкому типу соединений титана с кислородом, обладающих уникальными электрическими и химическими свойствами.
Для создания материала команда под руководством профессора Ми Али Эль Хакани из канадского Национального института научных исследований применила магнетронное распыление. Эта технология нанесения тонких плёнок, распространённая в полупроводниковой промышленности, позволила создавать покрытия толщиной всего в несколько сотен нанометров. Их успешно наносили на различные поверхности, включая металл, кремний и стекло. Как отметил профессор Эль Хакани, специализирующийся на плазменных технологиях, такие покрытия полностью изменяют свойства основы, которая может быть большой или разнородной.
Прежние способы получения этого материала имели существенные недостатки. По словам Лоика Пишона, аспиранта и первого автора научной публикации, классический метод включал высокотемпературную обработку порошка. Он пояснил, что эти подходы часто не позволяли получить чистый материал нужного вида, контролировать его состав и структуру. Это ограничивало потенциал разработки, особенно её электропроводность, и сужало возможности применения до небольших гранул. Хотя польза подобных материалов признавалась и ранее, их практическое использование было затруднено именно из-за сложностей производства.
Создание тонких теплогенерирующих покрытий из оксида титана открывает разнообразные практические перспективы. Высокая коррозионная стойкость и электропроводность делают материал подходящим для производства долговечных элементов систем очистки. Как отмечают исследователи, такие компоненты могут применяться для удаления из воды стойких загрязнителей.
Профессор Эль Хакани также видит перспективы для пассивного опреснения воды с использованием только солнечного света, без внешнего электропитания, в отличие от распространённого обратного осмоса. Кроме того, благодаря способности эффективно преобразовывать свет в тепло, покрытия могут использоваться для создания окон с подогревом, что важно для экономии энергии. Упоминается также потенциал материала в производстве водорода и аммиака.
Эта разработка является важным шагом к более эффективному использованию солнечной энергии. По словам профессора Эль Хакани, с научной точки зрения работа вносит значительный вклад, поскольку впервые устанавливает фундаментальную связь между способностью созданных плёнок поглощать свет и эффективностью этого преобразования.