Исследователи разработали необычный материал на основе древесины, который может поглощать солнечный свет, запасать энергию в виде тепла и затем продолжать вырабатывать электричество даже в темноте. Работа показывает, что обычное дерево можно превратить в компактную и экологичную платформу для солнечно-тепловой энергетики.

Изображение сгенерировано Nano Banana

В качестве основы ученые использовали бальсовую древесину — легкий материал с естественной системой микроканалов. Сначала из дерева удалили лигнин, чтобы повысить пористость. Затем стенки каналов покрыли ультратонкими слоями черного фосфорена, который хорошо поглощает свет в широком диапазоне. Чтобы защитить этот чувствительный материал от разрушения на воздухе, его заключили в оболочку из таниновой кислоты и ионов железа.

Дальше в структуру добавили серебряные наночастицы, усиливающие поглощение света, и сделали поверхность крайне водоотталкивающей. После этого каналы заполнили стеариновой кислотой — фазоизменяемым материалом, который плавится при нагреве и сохраняет тепло, а при охлаждении отдает его обратно. В результате получился устойчивый теплоаккумулирующий материал, который сохраняет свои свойства даже после многократных циклов нагрева и охлаждения.

По данным исследователей, система преобразует до 91,27% солнечной энергии в полезное тепло, запасает около 175 кДж/кг и может выдавать до 0,65 В при подключении к термоэлектрическому генератору. После 100 циклов нагрева и охлаждения заметного падения эффективности не наблюдалось.

Ученые отмечают, что такая древесная платформа сочетает сразу несколько полезных свойств: огнестойкость, влагостойкость, антибактериальную защиту и устойчивость к загрязнению, что делает ее перспективной для наружного применения. В будущем подобные материалы могут использоваться не только в солнечной энергетике, но и в электронике, строительных материалах и автономных энергосистемах.