Материалы с необычными свойствами

Стартовая страница

О системе

Технические требования

Справка по системе

Контакты
Искать:
  Расширенный   Формализованый
 А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я 
Общий каталог материалов

Фотолюминесцентные нановолокна в производстве нановолоконных лампочек
Фотолюминесцентные нановолокна

Описание

Внедрение новых типов источников света зачастую тормозится каким-нибудь отрицательным свойством новинки. То она дорога, то её выпуск негативно влияет на природу, то параметры излучения не идеальны… Получить всё самое лучшее и непременно «в одном флаконе» – непросто. Но учёные и инженеры не прекращают поиск. И он порой рождает любопытные вещи.


Американская компания RTI International экспериментирует с применением в качестве основы для светильника фотолюминесцентных нановолокон (photoluminescent nanofibers — PLN). По мнению её специалистов, это сулит целый ряд выгод: тут и экономия энергии, и защита природы от токсичных отходов.
Не размениваясь на создание единичных светящихся нитей, новаторы из RTI решили извлечь максимум пользы из формирования целого конгломерата (матов) из полимерных нановолокон, организующихся в подобие трёхмерной сети с заданными свойствами.

Полимерные волокна с диаметром 50-500 нанометров (гладкие и с порами) являются исходным сырьём для получения PLN.
Как гласит пресс-релиз компании, такой массив может играть роль как великолепного отражателя, так и (при соответствующей модификации) излучателя превосходного белого света с тёплым, комфортным для глаз сиянием.
Для такого превращения экспериментаторы из RTI разработали технологию покрытия нановолокон мириадами квантовых точек (Quantum dot — QD) — микроскопических полупроводниковых кристаллов, которые достаточно малы, чтобы в них ярко проявлялись квантово-механические эффекты.
В отличие от макроскопических кусков того же вещества квантовые точки обладают рядом интересных свойств, а в данном случае исследователей интересовала их прекрасная способность к люминесценции, параметры которой легко настраивать, варьируя размер этих самых «точек».

Технология нанесения квантовых точек на массив нановолокон (своего рода войлок с неразличимыми на глаз нитями), разработанная RTI, позволяет создавать различные светящиеся рисунки, а также варьировать степень покрытия квантовыми точками образцов от произвольных крошечных участков материала и до наполнения его по самые края (фото RTI International).
При этом учёные разделили процессы электроспининга (electrospinning), то есть вытягивания волокон из раствора при помощи приложения высокого напряжения и насыщения этих волокон квантовыми точками.
Ранее специалисты уже пробовали получать интегрированный материал сразу, но разбивка на этапы оказалась лучше: QD почти не проникали в толщу каждого волокна, а закреплялись на его внешней поверхности. Это, как показали тесты, увеличило квантовую эффективность фотолюминесцентного материала в 3-4 раза.

Сравнение интенсивности свечения двух матов с квантовыми точками: интегрированными в волокна (вверху) и закрепившимися на поверхности нитей (иллюстрация RTI International).
Сам светильник будущего от RTI представляет собой пластиковый корпус, в котором роль первичного источника лучей играет синий светодиод, работающий на длине волны 450 нм.
На пути этого потока авторы прибора и разместили нановолоконный мат с точно подобранными по размеру, геометрии, составу и взаимному расположению «красными» и «зелёными» PLN, трансформирующими часть проходящего через мат излучения в поток с другими частотами. В результате смешения всех трёх окрашенных компонентов рождается белый свет.
Схема светильника на основе PLN. В конечном варианте сюда должен добавиться отражатель из всё тех же наноматериалов (иллюстрация RTI International).
В одном из опытных образцов новых светильников цветовая температура излучения составила 3850 К (относительно тёплый тон), а индекс цветопередачи (color rendering index) — 92, что является просто отличным показателем.
Вообще же, сообщает компания, параметры волокон и QD можно произвольно варьировать так, что прибор на основе PLN сможет выдавать по заказу проектировщиков едва ли не любой тон в пределах равномерного цветового пространства.
Индекс цветопередачи (относительная величина от 0 до 100) показывает, насколько верно выглядят цвета предметов, освещённых данным источником, по сравнению с теми же предметами, освещёнными «эталоном» – солнечным светом (его индекс и равен 100) (фото RTI International).
Светоотдача PLN-светильника превышает 55 люмен на ватт, уверяют его разработчики. Это сравнимо с серийными светодиодными лампочками и компактными флуоресцентными лампами (CFL). Разные их версии показывают эффективность приблизительно от 35 до 85 люмен на ватт (но в основном где-то в районе 60-70). Только, увы, самый высокий этот параметр – что у светодиодов, что у CFL – достигается у моделей, дающих весьма холодный свет, а вот самые тёплые по оттенку источники – менее эффективные.
Если принять это во внимание, становится ясно, почему исследователи так возятся с квантовыми точками – это попытка совместить более-менее приличный КПД с тёплым спектром, свойственным простым лампам накаливания (их светоотдача, к слову, составляет примерно 11-18 люмен на ватт). Попытка пока чисто лабораторная, но перспективы у неё заманчивые.
Скажем, массовый вариант экономного светильника — CFL — содержит ртуть. Это один из самых неприятных моментов в распространении этих, в общем-то, привлекательных источников света. В устройствах PLN ртути нет – ещё один плюсик в борьбе с соперниками.
Любопытно, что применение наноразмерных волокон для правильного распределения в пространстве флуоресцентного состава напоминает принцип, испытанный в экспериментальной лампочке из ДНК лосося. Схожие мысли рано или поздно приходят в голову инженеров и учёных, бьющихся над решением схожих задач.
Да и принцип коррекции спектра исходного источника света при помощи квантовых точек учёные тоже апробировали давно, а компания Nexxus Lighting такую технологию даже обещала вот-вот вывести в массы. Но пока этого не случилось, исследователи продолжают искать наилучший вариант подобной технологии.
RTI не обещает завалить мир новыми светильниками уже завтра, а лишь ищет возможности для коммерциализации своей разработки.
 

 

Ключевые слова

 

Отрасли создания материала

 

Отрасли использования материала

 

Литература

http://www.membrana.ru/particle/3364

Физико-технический класс материала Показать

Организации-производители материала

Необычные свойства


Стартовая страница  О системе  Технические требования  Справка по системе  Контакты 
Copyright © 2009 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина