Методы и приложения внедрения солнечной технологии в ткань
Исследователи объединяют текстиль и солнечную технику, но нет ни единого способа добраться туда. От тканых солнечных батарей до солнечных красителей, от сумок до умных домов, солнечные ткани могут изменить то, как мы питаем наш мир.
Солнечная технология имеет десятилетия исследований позади нее с тысячами инженеров и ученых, посвящающих свои таланты развитию жизнеспособной уборки и хранения солнечной энергии. Из больших кремниевых панелей, разработанных в 1950-х годах, к крошечным солнечным элементам в сегодняшних бытовых объектах, солнечная энергия стала более эффективной, более мелкой и более вездесущей.
Один из способов, которым солнечная энергия может проникать дальше в нашу жизнь, - это солнечные ткани. Одежда, которая может заряжать ваш телефон, навесы, которые могут загорать уличные фонари, занавески, которые могут сократить потребление энергии дома: это все области, которые исследователи исследуют с помощью комбинации солнечной энергии с текстилем.
Солнечные нити для износа
Доцент Jayan Thomas работает в отделе технологий NanoScience в Университете Центральной Флориды. Он изучал нано-архитектурные устройства преобразования энергии и хранения. Нити, созданные д-ром Томасом, могут быть вплетены в текстиль, где они могут собирать и хранить солнечную энергию в батареях. Wearables мог видеть экспоненциальный рост и быть революционизированным этой технологией - если мы сможем получить часть хранения.
Многообещающая технология лаборатории Томаса - это лентоподобное устройство, способное одновременно захватывать и хранить энергию. Материал тканый и очень гибкий, что идеально подходит для одежды и другого текстиля. В конструкции Томаса сочетается суперконденсатор и солнечный элемент внутри медной ленты, а не их использование в двух отдельных устройствах. Солнечные элементы генерируют электроны на одной стороне ленты и переносят их на другую сторону, где они хранятся в суперконденсаторе.
Плетеные нити. Изображение предоставлено UCF
Эти нити могут быть переплетены на протяжении всего зимнего пальто, футболки или любого другого предмета одежды, чтобы управлять различными вещами. Для повседневных целей вы можете зарядить свой телефон от этой системы.
Но эта технология может использоваться различными способами, в том числе военными. Если военные могут уменьшить иногда более 30 фунтов от спины солдата, удалив батареи, это увеличит их выносливость.
Другое приложение может включать их в навесы над окнами и дверями зданий. Если материал в ткани этих навесов мог хранить и захватывать энергию, можно было бы заряжать наружное освещение и другие приборы, чтобы уменьшить количество электричества, извлеченного из сетки.
Солнечные ткани в смарт-домах
Пересечение между технологией и тканью не является новым пространством для исследователей. Есть и другие дисциплины, заинтересованные в этом браке технологий и текстиля. Шейла Кеннеди является архитектором и профессором практики в Массачусетском технологическом институте. Более десяти лет Кеннеди изучает использование солнечных тканей в энергоэффективных домах. В ее конструкциях используются шторы, инкрустированные органическим фотовольтаическим (OPV) нанотехнологием для сбора солнечной энергии в так называемом проекте «Мягкий дом».
Солнечные элементы встроены в шторы для Мягкого дома. Изображение предоставлено Kennedy & Violich Architecture, Ltd
Кеннеди также разрабатывает солнечный текстиль, который позволяет переносить свет и энергию в деревенские бразильские общины через «солнечные текстильные наборы», универсальные комплекты для сбора солнечной энергии, которые могут быть адаптированы к различным формам в зависимости от использования, включая сумки.
Красильные солнечные элементы
Еще один подход - это дуэт исследователей, которые встретились в Университете Висконсин-Мэдисон. Дизайнер Марианна Фэрбенкс в течение многих лет разрабатывала коммерчески доступные солнечные батареи, прежде чем стать доцентом по дизайну в UWM. Как только она пришла, она попросила партнера помочь ей улучшить солнечную технологию в своих проектах. Она нашла именно то, что искала в Трише Эндрю из отдела химии.
Эндрю посвятил большую часть своей начинающей карьеры разработке легких солнечных батарей. Одна из ее наиболее заметных областей исследований была в солнечных батареях, сделанных из органических красителей, которые Фэрбенкс хотел попробовать спарить с текстилем.
Одна из базовых тканей для солнечного красителя. Изображение предоставлено Университетом Висконсин-Мэдисон
Эндрю продолжил свои исследования в Университете Массачусетса-Амхерста, распечатав солнечные батареи, объединив наномасштабную печать с оптоэлектроникой для солнечного текстиля.
Эндрю и Фэрбенкс также продолжали сотрудничать, недавно являясь соавтором «Текстильного трибоэлектрического генератора, совместимого с традиционным текстильным процессом» (PDF)
Примеры тканых трибоэлектрических тканей. Изображение предоставлено Марианной Фэрбенкс
До сих пор на рынок появилось не так много солнечных тканей. По мере развития технологии, возможно, мы увидим, что дизайнеры смогут использовать больше версий для включения в устройства.
Солнечные куртки и сумочки плавали вокруг в течение многих лет (например, один ниже, созданный Maier Sports), но многие из них были новинками, демонстрируя концептуальную концепцию.
Изображение предоставлено Maier Sports
Это объясняется тем, что тонкие гибкие солнечные элементы все еще довольно дороги. В этом случае представляется, что разница между прототипами и товарными продуктами заключается в том, что инновация исходит из лабораторий исследователей и как инженеры могут использовать ее экономически эффективным способом.