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2019-05-26 22:29:45  来源:中国平安网 

为了弄清楚为什么这些蝴蝶如此高效,由加州理工学院的生物工程师Radwanul Siddique领导的科学家在电子显微镜下观察了翅膀并创建了一个机翼纳米结构的3D模型。

蝴蝶的翅膀启发了一种新型太阳能电池,它可以像以前一样有效地收获光,并且有一天可以改善我们的太阳能电池板。

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太阳能电池板通常由厚太阳能电池制成,并且以一定角度定位,以便在全天移动时从太阳获得最大量的光。薄膜太阳能电池只有纳米厚度,具有很大的潜力。这些更便宜,更轻,但由于效率较低,我们通常只在手表和计算器中使用它们,而不是太阳能电池板。科学家研究了玫瑰蝴蝶的黑色翅膀,并复制了这个结构,以创造更高效的薄太阳能电池。与其他类型的细胞不同,它们无论角度如何都能吸收大量光线,并且也易于制作。结果发表在Science Advances杂志上。

玫瑰蝴蝶原产于东南亚。由于它是冷血动物并且需要阳光飞行,它的黑色翅膀已经发展到非常善于吸收能量。耶鲁大学生物学教授Vinod Saranathan在一封电子邮件中告诉The Verge,“真正有趣的是,由于数百万年的选择,这些复杂结构进化出来的蝴蝶仍然超越了我们的工程。” (Saranathan没有参与这项研究。)

为了弄清楚为什么这些蝴蝶如此高效,由加州理工学院的生物工程师Radwanul Siddique领导的科学家在电子显微镜下观察了翅膀并创建了一个机翼纳米结构的3D模型。机翼由微小的鳞片构成,这些鳞片覆盖着随机分布的孔。这些孔的宽度不到百万分之一米,它们有助于散射光线并帮助蝴蝶吸收热量。

Siddique说,这些洞的大小,分布和形状都是随机的。使用计算机模型,团队发现位置和顺序对吸收光线很重要,但形状并不重要。接下来,他们使用具有相同类型孔的极薄的氢化非晶硅片创建了类似的结构。

“我认为有趣的是观察潜在生理概念的优秀方法,然后采用这些概念并将其模拟成一个看起来不像蝴蝶看起来但看起来像物理相同的结构,” Mathias Kolle说。麻省理工学院的工程学教授没有参与这项研究。他补充说,设计需要缩放,但论文中讨论的制作技术相对简单。(Siddique说制作这些床单只需要大约10分钟。)

大多数太阳能电池板以一定角度定位,这意味着它们会在几个小时内产生大量功率,然后在其余时间内不会产生太多功率。使用Siddique技术的太阳能电池板可以全天产生更多电力。虽然Siddique现在在加州理工学院,但他作为他在德国的博士工作的一部分做了这项研究,他的旧实验室的一些成员已经从德国研究基金会获得资金,用于研究太阳能电池和LED。

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