افزایش بازده سیستم‌های گرمایشی خورشیدی به کمک سطوح نانوساختار
این سطوح دارای جذب بالاتر و گسیل کمتر نسبت به سایر سطح‌های جاذب متداول هستند و در نتیجه راندمان بالاتر تجهیزات خورشیدی را به دنبال خواهند داشت.
انرژی خورشید به طور فراوان در دسترس است و می‌تواند به عنوان یکی از منابع انرژی تجدیدپذیر جایگزین سوخت‌های فسیلی شود. به عنوان مثال استفاده از انرژی خورشید در قالب حرارت جذب شده می‌تواند در سیستم‌های نوری- حرارتی به کار گرفته شود. مهم‌ترین قسمت این تجهیزات بخش جذب کننده‌ی نور آن است که نیاز به یک سطح جاذب سیاه دارد. برای تصور یک سطح جاذب به سادگی می‌توان یک شیء رنگی تیره را در آفتاب تابستان در نظر گرفت که با گذشت زمان می‌تواند از جذب نور خورشید بسیار داغ شود.
محققان دانشگاه صنعتی اصفهان موفق به ساخت آزمایشگاهی سطوح جاذب نوری شده‌اند که کابرد اصلی آن‌ها در سیستم‌های گرمایش خورشیدی است. این سطوح دارای جذب بالاتر و گسیل کمتر نسبت به سایر سطح‌های جاذب متداول هستند و در نتیجه راندمان بالاتر تجهیزات خورشیدی را به دنبال خواهند داشت.
به گفته‌ی فاطمه ابراهیمی، هدف از این کار پژوهشی ساخت یک سطح جاذب سیاه با خواص بهینه به منظور کاربرد در کلکتورهای خورشیدی بوده است. این بخش توسط رسوب دهی یک فیلم نانوساختار روی زیرلایه‌های فلزی ایجاد گردیده است.
درصورت دستیابی به تولید این سطوح در مقیاس صنعتی می‌توان از آن‌ها در شرکت‌ها‌ی تولیدکننده‌ی آبگرمکن و حمام خورشیدی و سیستم‌های گرمایشی ساختمان استفاده کرد.
ابراهیمی در ادامه افزود: «پوشش‌های الکترولس نیکل- فسفر سیاه، دارای خواص نوری مطلوب و در نتیجه کاربرد گسترده در زمینه‌ی کلکتورهای نوری هستند. به همین دلیل در این طرح سعی در بهینه‌سازی این پوشش‌ها شد. در این راستا سطوح نانوساختاری سنتز شد که با افزایش میزان جذب و کاهش نشر، راندمان کاری سیستم‌های خورشیدی را افزایش می‌دهد.»
به گفته‌ی این محقق، برای بیشینه ساختن کارایی کلکتورها، صفحات جاذب باید منتخب طیفی باشند. به عبارتی جذب بالایی در ناحیه‌ی نور خورشیدی (2/5-0/3 میکرومتر) و نشر پایین در ناحیه‌ی اشعه‌ی مادون قرمز (25-2/5 میکرومتر) داشته باشند. صفحات تولید شده در این کار به خوبی از این ویژگی برخوردارند.
در این کار تحقیقاتی برای دستیابی به این خصوصیت، پس از آماده سازی اولیه سطح آلومینیوم، پوشش الکترولس نیکل- فسفر سیاه و پوشش آندایز سیاه بر روی آن‌ها قرار گرفت. در ادامه جهت بهینه سازی پوشش دو لایه‌ی نانوساختار آلومینا و نیکل- فسفر به وسیله‌ی فرایند آندایز، لایه‌ی نانومتخلخل آلومینایی با ضخامت‌های مختلف روی سطح اولیه‌ی نمونه‌ها تشکیل شد. سپس نمونه‌ها در حمام الکترولس قرار گرفتند تا پوشش دوم روی نمونه‌ها تشکیل شود. ساختار سطوح جاذب نهایی به کمک آزمون‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی، پراش پرتو X و آزمون EDS مورد ارزیابی قرار گرفته است.
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،این تحقیقات حاصل همکاری فاطمه ابراهیمی- دانشجوی دکترای نانو مواد از دانشگاه صنعتی اصفهان- سعید شیرمحمدی یزدی، مهدی حسینی نجف آبادی- دانش آموختگان کارشناسی ارشد- و پروفسور سید فخرالدین اشرفی زاده- عضو هیأت عملی این دانشگاه- است که نتایج آن در مجله‌ی Thin Solid Films (جلد 592، بخش A، سال 2015، صفحات 88 تا 93) منتشر شده است.
