Финансирани от Военноморските сили на САЩ изследователи са създали ново покритие за подводни соларни клетки, което предотвратява биологичното замърсяване, без да нарушава пропускането на видимата светлина.
Биофаулингът е процес, при който подводните слънчеви клетки се покриват с биологични израстъци като водорасли и баракуди. Това намалява тяхната електрическа или оперативна ефективност и е скъпо за отстраняване.
Екип от Техническия университет на Дания е създал нов подход, който съчетава органичен биоцид, бързо полиращо свързващо вещество и свръхмалки количества нано-размерни пигменти, разтворими в морска вода.
Изследователите са открили, че когато тези покрития влязат в контакт с морска вода, пигментните частици се разпадат и образуват порест слой, който позволява на морската вода да проникне в покритието.
Защита от биофаулинг
Безпилотните подводни превозни средства (UUV) и захранваните със слънчева енергия автономни подводни превозни средства (AUV) разчитат на слънчеви панели, за да удължат времето на мисията, като преобразуват слънчевата светлина в електричество, докато са на повърхността на морската вода.
Въпреки това, биофаулингът, прикрепването и растежа на организмите, намалява оптичната ефективност на тези слънчеви панели с течение на времето, оказвайки влияние върху маневреността и хидродинамиката на превозното средство.
Настоящите противообрастващи покрития, включително лесно приплъзващи се покрития на силициева основа за освобождаване от обраствания (FRC) и биоциден меден оксид (Cu2O), изискват механично почистване или блокират видимата светлина, което ограничава ефективността им за UUV и AUV.
Изследователите имат за цел да разработят самопочистващо се противообрастващо покритие, което да поддържа пропускането на видима светлина, като същевременно предотвратява появата на биологични обраствания.
Чрез изследването на пигментни частици с нано и микронни размери покритието би могло да постигне висока степен на освобождаване на биоциди и минимално разсейване на светлината.
Според екипа целта е да се създаде покритие, което да осигурява над 80% светлинна пропускливост и 90% генериране на слънчева енергия в продължение на поне три месеца без механична намеса.
Иновация за прозрачно покритие
Иновативният подход използва ултраниски концентрации на наноразмерни пигменти, разтворими в морска вода, като меден оксид (Cu2O) и цинков оксид (ZnO), в комбинация с органичен биоцид и бързо полиращо свързващо вещество.
Когато са изложени на въздействието на морска вода, тези пигменти се разтварят, образувайки порест слой, който позволява дифузия на морска вода в покритието. Този промиващ се слой улеснява освобождаването на биоцидни съединения в морската вода.
Матрицата на свързващото вещество реагира с йоните на морската вода, като образува разтворими съединения, които регулират скоростта на полиране.
Според изследователите с напредването на хидролизата покритието ерозира, разкривайки свежи слоеве от акрилатен полимер и пигменти, което води до постоянен ефект на самополиране.
Подводните камери и сензори на безпилотните летателни апарати се нуждаят от оптически прозрачни покрития, но сегашните покрития с времето стават мътни, което ограничава тяхната ефективност. Разработването на покрития, които запазват прозрачността си и същевременно са устойчиви на замърсяване при продължително излагане на морска вода, е ключово предизвикателство.
Освен това тези покрития работят само в морска вода, тъй като за хидролизата на свързващото вещество и разтварянето на пигментите са необходими йони.
Подробностите за изследването са публикувани в списание Progress in Organic Coatings.
Източник: InterestingEngineering
