Avots: riken.jp
Siltuma saraujamā tehnoloģija, ko izstrādājusi all-RIKEN komanda, varētu ļaut saules baterijas un skārienjutīgos sensorus piestiprināt objektiem, kuru formas padara tos izaicinošus laminātam1.
Jaunākie pētījumi liecina, ka izliekti saules bateriju paneļi mākoņainās dienās uztver saules gaismu efektīvāk nekā plakanie. Viens no veidiem, kā ražot izliektu elektroniku, ir ar gumijai līdzīgiem substrātiem, bet saules baterijām uz šādiem substrātiem parasti ir daudz zemāka veiktspēja. Turpretī saules baterijām, kas izgatavotas uz elastīgām loksnēm, ir augsta efektivitāte, bet tās var būt grūti piestiprināt izliektām virsmām — to var apliecināt ikviens, kurš ir mēģinājis dāvināt futbola bumbas iesaiņojumu.
Pētnieki, kurus vadīja Takao Someya no RIKEN Emergent Matter Science centra, saprata, ka šo problēmu var pārvarēt, izmantojot siltuma samazināšanas plēves, kuras parasti izmanto, lai iekapsulētu produktus, piemēram, bezrecepšu medikamentus. Lai gan lielākā daļa elektronikas ir pārāk stingra vai trausla, lai to piestiprinātu saraušanās plēvei, komanda specializējas ultrathin ierīču ražošanā ar unikālām īpašībām.
"Kad materiāls kļūst plānāks, tas kļūst elastīgāks — tāpēc mēs varam ar rokām sadrupināt alumīnija foliju, bet velosipēdu izgatavošanu varam izmantot arī alumīniju," skaidro pēcdoktorantūras pētnieks Stīvens Ričs. "Lai gan mēs izmantojam stingrus materiālus, piemēram, metālus un plastmasu, tie ir trīs reizes plānāki nekā pārtikas maisiņš un var saliekt ļoti strauji, nesalaužot."
Bagāti un trīs RIKEN kolēģi pievienoja nestiepojamu, bet elastīgu polimēra loksni saraušanās plēvei, pēc tam izmantoja mikroskopiju, lai novērotu slāņaino struktūru dažādās siltuma iedarbības laikā. Šie testi atklāja, ka, ierīces platībai samazinoties līdz pat 70%, ultrathin loksnes atviegloja kompresijas celmu, veidojot sīkas grumbas un krokas.
Kontrolējot šo grumbu lielumu un izvēloties materiālus, kas spēj izdzīvot gan karstumā, gan smagās grumbās, RIKEN komanda konstatēja, ka tie var samazināt saliekamos organiskos fotoelementu moduļus uz apaļiem priekšmetiem (1. attēls), kā arī tiem, kuriem ir asi leņķi un neregulāri izliekumi, tostarp plastmasas akmeņi un tradicionālās japāņu Daruma lelles.
Lai gan pētnieki paredzēja, ka saraušanās var sabojāt fotoelementu komponentus un samazināt ierīces veiktspēju, notika pretējais. Eksperimenti liecināja, ka saraušanās izraisīto grumbu struktūru fotoniskās īpašības uzlaboja gaismas absorbciju, palielinot jaudas pārveidošanas efektivitāti līdz pat 17% virs planārajām ierīcēm.
Komanda izmantoja arī saraušanās iesaiņojumu, lai laminētu tējas tases rokturi ar elektronisku skārienjutīgu sensoru - delikātu varoņdarbu, kas kalpo kā piemērs tam, kā šo tehnoloģiju varētu plaši izmantot. "Mēs varētu iekļaut sensorus kopā ar displejiem, enerģijas ģenerēšanas sistēmām un tranzistoriem, lai izveidotu interaktīvas saskarnes," saka Ričs.
