Лише одна крапля кислоти робить алюміній прозорим: пропускає понад 70% видимого світла

Більшість людей, ймовірно, не замислюються про прозорі матеріали під час використання своїх гаджетів. Проте сенсорний екран нашого телефону, захисне скло на сонячних панелях і багато оптичних компонентів у камерах засновані на прозорих оксидах металів. Традиційні методи створення таких матеріалів, як правило, дорогі, але тепер вчені розробили абсолютно новий метод, який може стати проривом, пише Study Finds.

У новому дослідженні команда з Інституту науки й технологій Нари в Японії та Університету Атенео де Маніла на Філіппінах розробили новий метод перетворення алюмінію на прозорий оксид алюмінію. Автори дослідження зазначають, що для цього перетворення знадобиться лише крапля кислоти та низька напруга — новий підхід може похвалитися простотою та екологічними перевагами.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Замість того щоб занурювати цілі алюмінієві листи в чани з кислотою, як того вимагають традиційні методи, вчені пропонують використовувати одну мікрокраплю розчину сірчаної кислоти, стратегічно розміщену на поверхні алюмінію. Коли протягом 10 хвилин подавалася низька напруга (лише 2 вольти), алюміній під краплею перетворювався на дуже прозору круглу пляму.

Отриманий у результаті прозорий матеріал пропускає понад 70% видимого світла, блокуючи частину ближнього інфрачервоного світла, що робить його потенційно цінним для застосування в електроніці, сонячних панелях, оптичних датчиках та енергоефективних вікнах.

Ця технологія "анодування в масштабі краплі" створює високоточні прозорі плями з більш гладкими поверхнями, ніж звичайні методи, і може бути поширена на інші метали для створення різноманітних прозорих оксидів металів з мінімальним впливом на навколишнє середовище. Автори дослідження вважають, що їхню нову техніку анодування в масштабі краплі в майбутньому можна поширити на інші прозорі оксиди металів.

Анодування — це електрохімічний процес, який перетворює металеву поверхню на міцний, стійкий до корозії оксидний шар. Хоча анодування використовується вже кілька десятиліть, це дослідження представляє новий підхід, що полягає в мініатюризації зони реакції до однієї краплі.

Дослідники розглянули трансформацію під мікроскопом і виявили щось цікаве: алюміній не став прозорим одразу. Замість цього матеріал почав змінюватися по краях краплі кислоти, а прозорість повільно проникала всередину. У результаті вчені отримали ідеальну круглу прозору пляму, а вчені зрозуміли, що здатні контролювати її розмір і якість, регулюючи напругу і тривалість процесу.

Підхід дає великі переваги порівняно з традиційними методами: замість того, щоб маскувати захищені області спеціальними покриттями, сама крапля створює природний кордон для реакції. Автори дослідження стверджують, що крім різкого скорочення хімічних відходів, ця технологія створює кращий продукт. По-перше, новий метод крапель дає змогу створити більш гладкі й однорідні області; по-друге, метод різко скорочує вплив на екологію; по-третє, вчені можуть регулювати якість і розмір матеріалу.

За словами дослідників, ще однією перевагою є те, що підхід потребує лише базового джерела живлення, платинового дроту та розбавленої кислоти, які є в більшості скромних лабораторій.

Раніше Фокус писав про те, що розроблено новий спосіб отримання енергії: потрібні бляшані банки й морська вода.