Графен – наноматериал, состоящий из углеродного слоя толщиной в один атом – широко используется энергетике, в том числе в производстве батарей и конденсаторов. Другой областью применения является создание наножидкостей, с помощью которых можно осуществлять очистку сточных вод. Для этого наножидкости – содержащие наночастицы графена – нагреваются под воздействием света, в результате накопленное ими тепло идет на испарение, а затем – на конденсацию воды.
Однако до недавнего времени у ученых не было полного представления о том, как именно свет с разной длиной волны влияет на нагрев графена и его производных. Механику этого процесса попытались выяснить ученые из НИУ «МЭИ». Для этого авторы создали экспериментальную установку, с помощью которой можно было сравнить испарение графеновой наножидкости (дистиллированной воды с графеновыми нанохлопьями) и обычной дистиллированной воды под действием синего, зеленого, красного, ближнего и дальнего инфракрасного света.
Оказалось, что дальний инфракрасный свет поглощается преимущественно водой, поэтому графеновая наножидкость и дистиллированная вода за полтора часа эксперимента нагрелись одинаково. В случае облучения зеленым и ближним инфракрасным светом вода практически не поглотила лучи и, следовательно, не нагрелась, тогда как температура графеновой жидкости повысилась с 15,5 до 18,5 градусов Цельсия. Наконец, облучение синим светом не изменило температуры ни одного из образцов, а красный свет не повлиял на графен, но охладил воду.
Авторы также установили, что при воздействии солнечного света скорость испарения с поверхности графеновой наножидкости была на 68–95% выше, чем в случае чистой воды. Как следствие, графеновые материалы потенциально могут использоваться для быстрого получения питьевой воды.
«Комбинация воды и графитовых хлопьев может служить хорошей рабочей жидкостью, способной поглощать широкий диапазон волн разной длинны для прямого преобразования солнечного излучения в тепловую энергию. Полученные нами данные позволят решить многие прикладные задачи в таких областях как солнечная энергетика и традиционные тепловые системы. Но для этого необходимо успешно решить вопросы, связанные с поддержанием стабильности наножидкостей», – цитирует Российский научный фонд кандидата технических наук Инну Михайлову.
