Всего одна капля кислоты делает алюминий прозрачным: пропускает более 70% видимого света

Большинство людей, вероятно, не задумываются о прозрачных материалах при использовании своих гаджетов. Тем не менее сенсорный экран нашего телефона, защитное стекло на солнечных панелях и многие оптические компоненты в камерах основаны на прозрачных оксидах металлов. Традиционные методы создания таких материалов, как правило, дорогостоящие, но теперь ученые разработали совершенно новый метод, который может стать прорывом, пишет Study Finds.

В новом исследовании команда из Института науки и технологий Нары в Японии и Университета Атенео де Манила на Филиппинах разработали новый метод преобразования алюминия в прозрачный оксид алюминия. Авторы исследования отмечают, что для этого преобразования потребуется лишь капля кислоты и низкое напряжение — новый подход может похвастаться простотой и экологическими преимуществами.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Вместо того чтобы погружать целые алюминиевые листы в чаны с кислотой, как того требуют традиционные методы, ученые предлагают использовать одну микрокаплю раствора серной кислоты, стратегически размещенную на поверхности алюминия. Когда в течение 10 минут подавалось низкое напряжение (всего 2 вольта), алюминий под каплей превращался в очень прозрачное круглое пятно.

Полученный в итоге прозрачный материал пропускает более 70% видимого света, блокируя часть ближнего инфракрасного света, что делает его потенциально ценным для применения в электронике, солнечных панелях, оптических датчиках и энергоэффективных окнах.

Эта технология "анодирования в масштабе капли" создает высокоточные прозрачные пятна с более гладкими поверхностями, чем обычные методы, и может быть распространена на другие металлы для создания различных прозрачных оксидов металлов с минимальным воздействием на окружающую среду. Авторы исследования считают, что их новую технику анодирования в масштабе капли в будущем можно распространить на другие прозрачные оксиды металлов.

Анодирование — это электрохимический процесс, который преобразует металлическую поверхность в прочный, устойчивый к коррозии оксидный слой. Хотя анодирование используется уже несколько десятилетий, это исследование представляет новый подход, заключающийся в миниатюризации зоны реакции до одной капли.

Исследователи рассмотрели трансформацию под микроскопом и обнаружили нечто любопытное: алюминий не стал прозрачным сразу. Вместо этого материал начал меняться по краям капли кислоты, а прозрачность медленно проникала внутрь. В результате ученые получили идеальное круглое прозрачное пятно, а ученые поняли, что способны контролировать его размер и качество, регулируя напряжение и продолжительность процесса.

Подход дает большие преимущества по сравнению с традиционными методами: вместо того, чтобы маскировать защищенные области специальными покрытиями, сама капля создает естественную границу для реакции. Авторы исследования утверждают, что помимо резкого сокращения химических отходов, эта технология создает лучший продукт. Во-первых, новый метод капель позволяет создать более гладкие и однородные области; во-вторых, метод резко сокращает воздействие на экологию; в-третьих, ученые могут регулировать качество и размер материала.

По словам исследователей, еще одним преимуществом является то, что подход требует лишь базового источника питания, платиновой проволоки и разбавленной кислоты, которые имеются в большинстве скромных лабораторий.