ابداع ماده‌ای مقاوم در برابر حرارت ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گرادی

به گزارش ایسنا، یک تیم تحقیقاتی در موسسه علم و فناوری کره(KIST) ماده‌ای نسوز تولید کرده‌اند که خواص نوری خود را حتی در دمای ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد و تحت تابش اشعه فرابنفش قوی نیز حفظ می‌کند.به نقل از اس‌ای، این ماده را می‌توان در کاربردهای مختلف از هوافضا گرفته تا سیستم‌های فتوولتائیک حرارتی(TPV) مورد استفاده قرار داد.

تابش حرارتی اصطلاحی است که برای تعریف تابش الکترومغناطیسی ساطع شده از تمام موادی که دمای آنها بالاتر از صفر مطلق است، استفاده می‌شود. این تابش از گرمای ایجاد شده در هنگام حرکت بارهای موجود در ماده و آزاد شدن آن به شکل تابش الکترومغناطیسی حاصل می‌شود.

دانشمندان روی بهره‌برداری از این تشعشع به عنوان نوعی منبع انرژی کار کرده‌اند. گرمای تاسیساتی مانند نیروگاه‌های تولید برق حرارتی و سایت‌های صنعتی را می‌توان برای گرمایش، سرمایش و حتی تولید انرژی در صورت وجود مواد نسوز حرارتی مناسب استفاده کرد.بیشتر این تحقیقات بر روی استقرار فناوری در شرایط محیطی کلی متمرکز شده است. برای گسترش دامنه کاربرد آن، مواد جدیدتری جستجو می‌شوند که بتوانند در محیط‌های خشن عمل کنند.

تولید برق از تابش غیر مستقیم خورشید
در تلاش‌های ما برای حذف تدریجی سوخت‌های فسیلی، پروژه‌های تولید انرژی در مقیاس بزرگ با استفاده از نور خورشید در نقاط مختلف جهان در حال انجام هستند. با این حال، طیف تابش خورشیدی که وارد زمین می‌شود و استفاده نشده باقی می‌ماند، منبع تجدیدپذیر دیگری است که دانشمندان می‌خواهند از آن بهره ببرند.

جونگ‌بام کیم پژوهشگر ارشد در KIST که تیم تحت رهبری او این مواد نسوز جدید را توسعه داده است، می‌گوید: به عنوان جایگزینی برای انرژی‌های تجدیدپذیر خورشیدی و بادی که تولید برق آن بسته به شرایط آب و هوایی، متفاوت است، فناوری تولید انرژی ترموالکتریک دوستدار محیط زیست که از انرژی تابشی ساطع شده از خورشید و محیط‌های با دمای بالا برای تولید برق استفاده می‌کند، مورد توجه قرار گرفته است.

این مواد جدید چگونه ساخته شد؟
به طور معمول، موادی مانند تنگستن، نیکل و نیترید تیتانیوم به عنوان مواد رسانای نسوز استفاده می‌شوند. با این حال، این مواد به راحتی در دماهای بالاتر اکسید می‌شوند.بر اساس بیانیه مطبوعاتی پژوهشگران کره‌ای، آنها از تکنیک‌های رسوب لیزری پالسی برای ساخت اکسید باریم منتخب تخدیر شده با لانتانیم(LBSO) در لایه نازکی در مقیاس نانو استفاده کردند. این ماده می‌تواند عملکرد خود را حتی زمانی که در معرض دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد و تابش شدید اشعه فرابنفش با قدرت ۹ مگاوات بر سانتی‌متر مربع قرار می‌گیرد نیز حفظ کند.

تیم تحقیقاتی همچنین یک ساطع کننده حرارتی در طیف فروسرخ با استفاده از LBSO ساخت و این ماده را در صورت استفاده در چند لایه یا به عنوان یک لایه نازک، پایدار یافت. این امکان استفاده از LBSO را برای تولید برق ترموفوولتائیک(TPV) باز می‌کند.

جالب اینجاست که این ماده اجازه می‌دهد تا تشعشعات حرارتی بدون واسطه به سلول‌های PV منتقل شوند و در نتیجه از اکسیداسیون آن با هوا جلوگیری می‌کند.کیم در بیانیه مطبوعاتی اضافه کرد: ماده LBSO با تسریع در تجاری‌سازی تولید برق ترموالکتریک به رسیدگی به مشکل تغییرات آب و هوایی و بحران انرژی کمک خواهد کرد.

پژوهشگران مطمئن هستند که LBSO کاربردهایی فراتر از تولید برق و بازیافت گرمای زباله از تجهیزات صنعتی پیدا خواهد کرد. از آنجایی که این ماده در برابر قرار گرفتن در معرض اشعه فرابنفش مقاوم است، می‌تواند گرمای تولید شده توسط جذب یا قرار گرفتن در معرض نور شدید خورشید را نیز مدیریت کند. این معمولاً در محیط‌های خشن رخ می‌دهد و می‌تواند به توسعه برنامه‌های کاربردی در حوزه‌های هوانوردی و فضا کمک کند.یافته‌های این پژوهش در مجله Advanced Science منتشر شده است.