Quantumrun

КРЕДИТ ЗОБРАЖЕННЯ:

iStock

Технологія захисту від пилу: від дослідження космосу до стійкої енергетики

Пилозахисні поверхні можуть бути корисними для різних галузей промисловості, включаючи електроніку, космічні дослідження та розумні будинки.

Автор:
ім'я автора
Quantumrun Foresight
Вересень 15, 2023

Короткий огляд

Дослідники з Техаського університету в Остіні розробили технологію захисту від пилу, яка використовує нанокарбування та нанодрук. Ця розробка має наслідки для дослідження космосу, сонячної енергії, електроніки, споживчих товарів і будівництва, що потенційно зменшує потребу в регулярному прибиранні та призводить до економії коштів. Більш широкі наслідки технології захисту від пилу включають зменшення прогресу в матеріалознавстві, нових галузей і ринків, а також інтеграцію в розумні будинки та будівлі.

Контекст технології захисту від пилу

За підтримки NASA дослідники з Техаського університету в Остіні у співпраці з виробничим стартапом Smart Material Solutions розробили метод запобігання прилипання пилу до поверхонь. Техніка поєднує два процеси виготовлення — нанокарбування та нановідбиток — для створення візерунка маленьких пірамід на раніше плоскому матеріалі. Ці крихітні виступи перешкоджають частинкам пилу прикріплюватися до матеріалу, змушуючи їх зісковзувати.

Щоб продемонструвати свою технологію захисту від пилу, вчені покрили плоску поверхню та одну зі своїх спеціально розроблених поверхонь імітацією місячного пилу. Потім вони розмістили поверхні вертикально, дозволяючи пилу падати на підлогу. Оглянувши поверхні, вони виявили, що 35 відсотків площі плоскої поверхні вкрито пилом, тоді як технічна поверхня мала лише 2 відсотки.

Є дві основні причини, чому пил прилипає до поверхонь: сили Ван-дер-Ваальса та статична електрика. Важливо створювати протипилові поверхні з низькими силами Ван-дер-Ваальса, що означає слабке прилипання між поверхнею та частинками пилу. Таким чином, частинки пилу можуть бути видалені зовнішніми силами, і не покладаються лише на краплі води. Існує два способи зниження сили Ван-дер-Ваальса. Один полягає в створенні крихітних структур, щоб зменшити площу контакту між пилом і скляними поверхнями, а інший полягає в зниженні енергії скляної поверхні. Антистатичні поверхні допомагають зменшити накопичення пилу, послаблюючи статичну електрику між частинками пилу та поверхнею.

Руйнівний вплив

Окрім допомоги майбутнім марсоходам NASA у боротьбі з космічним пилом, ця технологія також може бути використана для розробки протипилових сонячних панелей для використання на Землі, підвищуючи їхню ефективність без ручного очищення — зростання витрат на сонячну енергію. Покриття проти пилу на поверхнях і матеріалах може зменшити потребу в регулярному прибиранні, що призведе до зниження попиту на миючі засоби та послуги. Споживчі упаковані товари також можуть виграти від технологій захисту від пилу, зокрема харчові продукти та ліки. Ця розробка може покращити здоров’я клієнтів, особливо тих, хто страждає від алергії на пил та інших супутніх респіраторних захворювань.

Іншою галуззю, яка може бути порушена технологією захисту від пилу, є електроніка. Накопичення пилу на електронних компонентах може спричинити пошкодження, що призведе до зниження продуктивності та скорочення терміну служби. Покриття проти пилу може зменшити попит на заміну, вплинувши на ланцюг постачання електронних компонентів.

Нарешті, технологія захисту від пилу також може значно вплинути на будівництво та промисловість будівельних матеріалів. Накопичення пилу на будівельних матеріалах може призвести до деградації та з часом вплинути на їхні характеристики. Антипилові покриття на будівельних матеріалах можуть допомогти зменшити необхідне технічне обслуговування, що призведе до економії коштів для власників будівель. Однак це також може вплинути на промисловість будівельних матеріалів, оскільки зниження попиту може призвести до скорочення виробництва та потенційної втрати робочих місць.

Наслідки технології захисту від пилу

Більш широкі наслідки технології захисту від пилу можуть включати:

Зменшення забруднення пилом, покращення якості повітря та зменшення проблем зі здоров’ям, пов’язаних із проблемами дихання. Ця розробка також може зменшити кількість пилу, який накопичується в природних екосистемах, зберігаючи їх і потенційно зменшуючи ризик лісових пожеж.
Досягнення в матеріалознавстві, оскільки дослідники досліджують нові способи зробити поверхні менш чутливими до накопичення пилу. Це може призвести до нових продуктів, таких як самоочисні вікна.
Нові галузі та ринки для продуктів і послуг, пов’язаних із запобіганням та видаленням пилу.
Зменшення потреби в фізичній праці на роботах з прибирання та обслуговування, що призводить до втрати робочих місць у цих секторах.
Зменшення накопичення пилу на сонячних батареях може підвищити їх ефективність, що призведе до більшого споживання сонячної енергії та зменшення викидів парникових газів.
Технології захисту від пилу, інтегровані в розумні будинки та будівлі, дозволяють автоматично видаляти пил і обслуговувати. Ця функція може сприяти підвищенню енергоефективності та зниженню витрат, пов’язаних із ручним очищенням.