Эффективные энергосберегающие лампы из нанотрубок

Эффективные энергосберегающие лампы из нанотрубок

Несмотря на то, что в 2014 году Нобелевская премия по физике была закреплена за создателями дешевых синих светодиодов, чья технология сделала относительно доступными светодиодные энергосберегающие лампы, ученые всего мира продолжают искать более оптимальные варианты ламп будущего.

В последние годы были достигнуты большие успехи в области нанотехнологий, которые открывают широкий диапазон возможностей, в том числе в создании источников света. И недавно учеными из японского университета Тохоку был предложен новый тип источника плоского света на основе углеродных нанотрубок, который отличается большей энергоэффективностью по сравнению со светодиодами.

Источник света имеет очень низкое энергопотребление, составляющее около 0,1 Вт в час. Это приблизительно в 100 раз меньше, чем у светодиодных источников. Как считают ученые, подобные лампы смогут конкурировать со светодиодными, спрос на которые в последнее время растет постоянно. Вероятно, предлагаемая технология сможет помочь создать новое поколение экологичных, ярких, недорогих, с низким энергопотреблением устройств освещения.

Устройство источника плоского света (слева - спереди, справа - сзади) Фото Н. Шимои (N. Shimoi) / Университет Тохоку
Устройство источника плоского света (слева — спереди, справа — сзади) Фото Н. Шимои (N. Shimoi) / Университет Тохоку

В новом устройстве углеродные нанотрубки подобны электронно лучевым трубкам в устройствах ЭЛТ-мониторов и ЭЛТ-телевизоров). Каждая нанотрубка под действием сильного электростатического поля из одного конца выпускает поток электронов. Попадая на экран, который покрыт люминофором и находится в вакууме, электроны вызывают его свечение. Люминесцентный экран действует как анод, тогда как углеродные нанотрубки выступают в качестве катодов.

Предложенная учеными технология изготовление источника света относительно проста и доступна. Трубки из однослойного углерода диспергируются в органическом растворителе с поверхностно-активным веществом, подобным мылу. Эта смесь затем наносится на поверхность катода, который после высыхания смеси механически обрабатывается, фактически царапается «наждачной бумагой». Это делается для того, чтобы упорядочить расположение нанотрубок и добиться получения более равномерного потока электронов.

Углеродные нанотрубки обладают высокой электрической проводимостью, обеспечивая высокую энергоэффективность. Однако к недостатку технологии подобного освещения можно отнести высокое напряжение, которое требуется для работы. Для представленного учеными устройства необходимо обеспечивать напряжение 5кВ, чтобы создать требуемое для эмиссии электронов электростатическое поле. Но при этом энергии тратиться где-то на два порядка меньше, чем при работе светодиода такой же яркости.

Сейчас устройство вырабатывает световой поток 60 люмен на ватт, это, конечно, меньше, чем 100 люмен на ватт, обеспечиваемое светодиодами, но больше, чем 40 люмен на ватт органических светодиодов (OLED). Но это лишь опытный образец, совершенствование технологии позволит повысить ее эффективность.

Углеродные нанотрубки дают надежду на то, что появится действительно дешевый и яркий источник равномерно распределяющегося света без мерцаний. Однако насколько будет данное освещение безопасно для человека еще непонятно, ведь в этой области не проводилось исследований. Как остаются еще вопросы и относительно безопасности светодиодного освещения, которое, как утверждают некоторые исследования, может влиять на клетки сетчатки и вообще на здоровье человека.

Автор: Анастасия Литвинова

Оставить ответ