Лише одна крапля кислоти робить алюміній прозорим: пропускає понад 70% видимого світла (фото).

Більшість людей, напевно, не замислюються про прозорі матеріали під час використання своїх гаджетів. Проте сенсорний екран нашого телефону, захисне скло на сонячних панелях та багато оптичних компонентів у камерах базуються на прозорих оксидів металів. Традиційні методи створення таких матеріалів, як правило, є дорогими, але тепер вчені розробили абсолютно новий метод, який може стати проривом, пише Study Finds.

У новому дослідженні команда з Інституту науки і технологій Нари в Японії та Університету Атенео де Маніла на Філіппінах розробила новий метод перетворення алюмінію в прозорий оксид алюмінію. Автори дослідження зазначають, що для цього перетворення знадобиться лише крапля кислоти та низька напруга — новий підхід може похвалитися простотою та екологічними перевагами.

Замість того, щоб занурювати цілі алюмінієві листи в чанах з кислотою, як вимагають традиційні методи, вчені пропонують використовувати одну мікрокраплю розчину сірчаної кислоти, стратегічно розташовану на поверхні алюмінію. Коли протягом 10 хвилин подавалася низька напруга (всього 2 вольта), алюміній під краплею перетворювався на дуже прозоре кругле пляма.

Отриманий в результаті прозорий матеріал пропускає понад 70% видимого світла, блокуючи частину ближнього інфрачервоного світла, що робить його потенційно цінним для використання в електроніці, сонячних панелях, оптичних датчиках та енергоефективних вікнах.

Ця технологія "анодування в масштабі краплі" створює високоточні прозорі плями з більш гладкими поверхнями, ніж звичайні методи, і може бути поширена на інші метали для створення різних прозорих оксидів металів з мінімальним впливом на навколишнє середовище. Автори дослідження вважають, що їхню нову техніку анодування в масштабі краплі в майбутньому можна буде поширити на інші прозорі оксиди металів.

Анодування — це електрохімічний процес, який перетворює металеву поверхню в міцний, стійкий до корозії оксидний шар. Хоча анодування використовується вже кілька десятиліть, це дослідження представляє новий підхід, що полягає в мініатюризації зони реакції до однієї краплі.

Дослідники розглянули трансформацію під мікроскопом і виявили дещо цікаве: алюміній не став прозорим одразу. Натомість матеріал почав змінюватися по краях краплі кислоти, а прозорість повільно проникала всередину. В результаті вчені отримали ідеальне кругле прозоре пляма, а вчені зрозуміли, що здатні контролювати його розмір і якість, регулюючи напругу та тривалість процесу.

Підхід дає великі переваги порівняно з традиційними методами: замість того, щоб маскувати захищені області спеціальними покриттями, сама крапля створює природний кордон для реакції. Автори дослідження стверджують, що, крім різкого скорочення хімічних відходів, ця технологія створює кращий продукт. По-перше, новий метод крапель дозволяє створити більш гладкі та однорідні області; по-друге, метод різко скорочує вплив на екологію; по-третє, вчені можуть регулювати якість і розмір матеріалу.

За словами дослідників, ще однією перевагою є те, що підхід вимагає лише базового джерела живлення, платинової дроту та розведеної кислоти, які є в більшості скромних лабораторій.