Повышение эффективности солнечных батарей и мухи-падальщицы: что общего?
Что возможно неспециализированного между увеличением эффективности солнечных батарей и мухой-падальщицей? На первый взгляд ничего значительного. Но не следует спешить с выводами. Сейчас одним из самых перспективных научных направлений есть бионика – прикладная наука о применении в системах принципов и технических устройствах организации, особенностей, структур и функций живой природы.
Выясняется, подражание природе может привести к созданию таких устройств, как разведывательный орнитоптер-беспилотник, повторяющий перемещения крыльев голубя, либо солнечная батарея с поверхностью, воспроизводящей структуру глаза мухи.
Несколько учёных из Пенсильванского национального университета (США) под управлением доктора наук Акхлеша Лакхтакии сперва (совместно с итальянскими сотрудниками из университетов Салерно и Базиликаты) пришла к выводу о том, что солнечные батареи с призматическими линзами, структура и форма поверхности которых копируют структуру и форму поверхности глаза каллифорид (мух-падальщиц), куда лучше собирают прямой и рассеянный свет. Глаза мух — полушария, складывающиеся из макроструктур-шестигранников, на которых, со своей стороны, расположены наноструктуры.
Рис. 1. Девять роговиц мухи-падальщицы в никелевой матрице для отливки (фото Akhlesh Lakhtakia).
Уже без итальянских сотрудников пенсильванские исследователи перешли к практическому применению теории. Дабы изготовить отливку для поверхности, им не было нужно использовать выведенный на начальной стадии фрактальный метод, обрисовывающий поверхность глаза. У мух-падальщиц было изъято 9 роговиц, каковые были помещены на стеклянную подложку, покрыты полимерным слоем и залиты никелем в вакууме.
В следствии оказалась матрица для отливки (см. фото вверху).
Учёные не планируют останавливаться на достигнутом. В их ближайших замыслах — матрица на базе 30 мушиных роговиц, в перспективных — изучение микроструктуры крыльев бабочек для выяснения возможности изготовления цветных поверхностей без красителей.
Рис. 2. Внизу слева: роговица глаза мухи (см. её вверху). Справа: копия, полученная посредством плазменного травления роговицы по окончании её никелирования. (Иллюстрации Elisabeth Sauer / Corbis, Пенсильванского госуниверситета и авторов работы.)
Результаты авторами изучений представлены в статье:
Drew Patrick Pulsifer, Akhlesh Lakhtakia, Raul Jose Mart?n-Palma and Carlo G Pantano Mass fabrication technique for polymeric replicas of arrays of insect corneas. – Bioinsp. Biomim. – 2010. – 5. – 036001 (9pp).
Статья подготовлена Филипповым Ю.П. по данным: