Zespół naukowców z UJ opracował metodę, która zmienia reguły gry w sektorze OZE. Do powstania panelu wystarczy teraz minimum elektrolitu

Naukowcy z Uniwersytetu Jagiellońskiego pod kierownictwem fizyka prof. dr hab. Jakuba Rysza opracowali nową metodę powlekania materiałów, przypominającą nadruk. Jej stosowanie może przyczynić się do szybszego rozwoju organicznych ogniw solarnych III generacji, ale możliwości wykorzystania tego nowego sposobu galwanizacji jest znacznie więcej.

Zespół naukowców z UJ opracował metodę, która zmienia reguły gry w sektorze OZE. Do powstania panelu wystarczy teraz minimum elektrolitu

Opracowana w Krakowie technologia otwiera nowe możliwości w zakresie elektroosadzania, ponieważ umożliwia stosowanie elektrolizy bez konieczności zanurzania powlekanych obiektów w roztworach, co oznacza spore oszczędności. Dodatkowo otwiera ona nowe możliwości w zakresie zarówno doboru powlekanych materiałów, jak i substancji, którymi mają być one pokryte. Nowa metoda galwanizacji przypomina drukowanie – możliwe jest: tworzenie określonych obrazów, wzorów czy linii, jak również precyzyjne ustalanie grubości powłoki pokrywającej dany materiał.

Nowa metoda galwanizacji wykorzystuje ekologiczną elektrolizę

Elektroosadzanie to proces powlekania różnego rodzaju powierzchni cienką warstwą określonej substancji w drodze reakcji elektrochemicznych. W ten sposób można zabezpieczać materiały przed korozją, uzyskiwać powierzchnie o zadanych właściwościach przewodnictwa elektrycznego, jak i zmieniać estetykę materiałów.

Dotychczas stosowane metody osadzania elektrolitycznego wymagały jednak użycia dużej ilości zasobów. Teraz się to zmieni, ponieważ nowa metoda potrzebuje tylko ułamka wykorzystywanych wcześniej elektrolitów.

– W powszechnie przyjętych metodach galwanizacji powlekane materiały trzeba w całości zanurzyć w elektrolicie, a to bardzo podnosi koszty. Nasza metoda całkowicie z tym zrywa. Dowiedliśmy, że elektroosadzanie można wykonać niemal na sucho przy znikomej ilości elektrolitu, a więc bez zanurzania obiektów w roztworach. Potrzebujemy jedynie utworzyć menisk elektrolitu, który wypełnienia przestrzeń między powlekanym podłożem a przypominającą walec mobilną głowicą z elektrodami. Stosując tę metodę, można równie skutecznie powlekać materiały bez potrzeby zużywania tak dużych ilości zasobów – wyjaśnia twórca nowej metody, prof. dr hab. Jakub Rysz z Wydziału Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego.

Na czym polega odkrycie zespołów fizyków z Krakowa?

Metoda wymyślona przez badaczy z UJ polega na tym, by między powlekaną powierzchnią a głowicę umieszczoną nad nią w odległości mniejszej niż 1 mm nanieść niewielką ilość elektrolitu, który stworzy menisk o szerokości nie większej niż kilka milimetrów. Chodzi o to, by ciecz wypełniła przestrzeń między głowicą z elektrodami i podłożem. Co ważne menisk wraz z głowicą można przemieszczać po powlekanej powierzchni. Jego sterowanie wspomaga prosty system dozowników i odsysaczy elektrolitu, pracujących w obrębie głowicy. Co więcej, elektrolit można uzupełniać lub wymieniać, a to oznacza, że całą operację można przeprowadzać na większych powierzchniach.

Stosowanie nowej metody przypomina drukowanie na kartce papieru lub malowanie, gdzie można decydować o tym, jak gruba warstwa farby będzie pokrywać podłoże.

Opracowana metoda może być rozszerzona o fotoosadzanie. Co to oznacza?

Jak tłumaczy prof. Rysz, przykładając w elektrodzie różne potencjały, możemy pewne obszary podłoża pokrywać cieńszymi warstwami powłoki, inne grubszymi, a w jeszcze innych zaprzestać pokrywania.

Istnieje pewien minimalny margines związany ze zjawiskiem dyfuzji i drukowanie w elektrolizie nie jest aż tak precyzyjne jak obróbka materiałów z udziałem maszyn CNC, niemniej daje ona bardzo szerokie możliwości zarządzania procesem drukowania. W dodatku przemysł ma do dyspozycji zarówno szerokie gamy podłoży, jak i materiałów powlekających – wyjaśnia prof. dr hab. Jakub Rysz.

Światło laserowe może posłużyć do wykorzystania nowej technologi fotoosadzania

Nowa metoda galwanizacji może znaleźć szerokie zastosowanie w przemyśle, ponieważ nadaje się do powlekania różnego rodzaju materiałów. Możliwe jest też powlekanie materiałów różnymi metalami klasycznie stosowanymi w galwanizacji – tlenkami metali o właściwościach półprzewodnikowych, takimi jak np. tlenek cynku, tytanu czy molibdenu, jak i materiałami polimerowymi.

Fizycy z UJ opracowali szeroką gamę technik powlekania opartych nie tylko na elektrolizie, ale też na fotoosadzaniu poprzez zastosowanie lasera. W tym drugim przypadku powlekane podłoża nie muszą mieć nawet właściwości przewodzących prąd.

– Stosując techniką fotoosadzania możemy pokrywać na przykład cienkimi warstwami szlachetnych metali powierzchnie szklane czy ceramiczne. Możemy też rysować na podłożach określone ścieżki, wzory czy linie, dobierając zarówno typ powlekanego materiału, jak i rodzaj stosowanej powłoki. Pracując z tlenkami metalu, możemy produkować szyby elektrochromowe, które przyciemniają się pod wpływem przyłożonego napięcia lub światła słonecznego. Możliwe jest też wytwarzanie podłoży o większej powierzchni, które są potrzebne do stosowania w innowacyjnych, organicznych ogniwach solarnych trzeciej generacji – mówi prof. dr hab. Jakub Rysz.

Obecnie produkowane organiczne ogniwa solarne trzeciej generacji są bardziej odporne na występujące zacienienia i nieprzychylne warunki, ale wciąż nie są w stanie osiągnąć wysokiej sprawności. Nowa technologia galwanizacji ma szansę to zmienić.

Opracowana metoda w przyszłości może znaleźć zastosowanie w:

• produkcji fotokatalizatorów pracujących na dużych powierzchniach,
• w produkcji specjalistycznych szyb,
• w precyzyjnym nanoszeniu na podłoża metalicznych ścieżek (stosowanych np. w podgrzewanych szybach),
• w produkcji nowoczesnych, cienkich i elastycznych ogniw słonecznych nowej generacji.

Wiele wskazuje na to, że nowa metoda znajdzie zastosowanie także w innych rozwiązaniach przyszłości – na przykład produkcji inteligentnych folii oraz innych materiałów pokrytych mikrosensorami, lub też w produkcji materiałów pokrywanych nanocząsteczkami metali szlachetnych.

Źródło: Centrum Transferu Technologii CITTRU Uniersytetu Jagiellońskiego

Jesteśmy na Google News. Dołącz do nas i śledź Strefę Biznesu codziennie. Obserwuj StrefaBiznesu.pl!