Aurinkoenergiaa talteen perhosen siivellä
Perhosen siipisuomuja imitoivilla nanorakenteilla voidaan merkittävästi parantaa aurinkopaneelien ominaisuuksia tekemällä niistä vähemmän heijastavia. Oulun yliopiston NANOMO-tutkimusyksikön uusi tutkimustulos tarjoaa tehokkaan mahdollisuuden aurinkoenergian keräämiseen aurinkokennojen avulla.
Perhosten väri on yleensä seurausta siipien rakenteesta, kun erilaiset rakenteet taittavat luonnonvaloa eri tavalla. Toisaalta musta väri vangitsee auringonvaloa perhosen siipisuomuihin. Perhosten tiedetään jopa jäädyttyään sulattavan itsensä nopeasti muuntamalla auringonvaloa lämmöksi mustien siipisuomujen avulla. Tämän luonnollisen valon talteenottoprosessin innoittamina NANOMO:n tutkijat tarkastelivat erilaisten perhosten mustien siipisuomujen nanorakenteita ja määrittivät niiden valonsidontakyvyn piipohjaisiin aurinkokennoihin sijoitettuna.
Silmämääräisesti katsottuna samanlaiset tummat perhosen siipisuomut voivat lajista riippuen koostua erilaisista nanorakenteista. Ornithoptera priamus -perhosen siipisuomut koostuvat yhdensuuntaisista harjanteiden ympäröimistä V:n muotoisista urista, joita yhdistävät ohuet kerrokset. Kolmen muun lajin, Tirumala limniace, Graphium doson ja Papilio protenor cramer, suomurakenteet koostuvat pyöreistä harjanteista, joiden välissä on yhden, kahden tai kolmen reiän muodostama rivi. Vastaavasti valon heijastuminen mustista suomuista vaihtelee. Vähiten valoa, 1–5 prosenttia näkyvästä valosta, heijastaa Ornithoptera priamusin siipi.
Samanlaisia rakenteita voidaan käyttää estämään heijastuksia ja niistä aiheutuvia tehohäviöitä piipohjaisissa aurinkokennoissa. Tutkimuksen tietokonesimulaatiot osoittivat, että pinnasta tapahtuva takaisinsironta vähenee huomattavasti sijoittamalla perhosen siipiä imitoiva nanorakenne piistä valmistetun aurinkopaneelin pinnalle.
Eniten heijastusta vähensi Ornithoptera priamus -perhosen siipirakenne. Heijastus pieneni viiteen prosenttiin, kun taas pinnoittamaton piipaneeli heijastaa 35 prosenttia siihen osuvasta valosta. Tämän seurauksena kennosta saatava maksimivirta kasvoi 66 prosentilla. Tutkijat ovat myös kehittäneet tavan toteuttaa tällainen kenno käytännössä.
Nämä viimeisimmät tutkimustulokset ovat jatkoa NANOMO-tutkimusyksikön biomimiikkatutkimukselle. Yksikkö on tehnyt uraauurtavaa työtä fysiikan peruskäsitteiden soveltamisessa fotoniikkaan ja aurinkoenergian keräämiseen. Yksikkö sai hiljattain BusinessFinlandin TUTLI-rajoituksen bioniikkaan perustuvien pintarakenteiden laajentamiseksi teolliseen mittakaavaan. Uusin tutkimus julkaistaan kansainvälisessä Solar Energy-lehdessä 1.7.2020 ja tutkimusartikkeli on jo luettavissa verkossa.
Piipohjaisten aurinkokennojen markkinat ovat valtavat. Perhosen siivellä on mahdollista päästä pitkälle uusiutuvan energian tuotannossa.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Associate Professor Wei Cao, Oulun yliopisto, NANOMO-tutkimusyksikkö, puh. 0400 897982, sähköposti: Wei.Cao@oulu.fi
Professori Marko Huttula, Oulun yliopisto, NANOMO-tutkimusyksikkö, puh. 0400 566 218, sähköposti: Marko.Huttula@oulu.fi
Viestintäasiantuntija Tiina Pistokoski, Oulun yliopisto, puh. 040 7161 387, sähköposti: Tiina.Pistokoski@oulu.fi
Kuvat
Linkit
Tietoja julkaisijasta
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat mediatiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Oulun yliopisto
Uusi ultranopea NMR-menetelmä molekyylien vaihdon tutkimiseen18.9.2020 10:15:00 EEST | Tiedote
Molekyylien vaihto erilaisten fysikaalisten tai kemiallisten ympäristöjen välillä on erittäin merkittävässä roolissa monissa tärkeissä prosesseissa, kuten hengityksessä, proteiinien laskostumisessa, kemiallisissa reaktioissa ja katalyysissä. Oulun yliopiston NMR-spektroskopian tutkimusyksikkö on kehittänyt ultranopean NMR-menetelmän, jolla molekyylien vaihdon havaitsemista voidaan nopeuttaa jopa 10 000-kertaisesti. Menetelmää hyödynnetään ilmastonmuutoksen tutkimuksessa ilmakehän aerosolien koostumuksen ymmärtämiseen yhteistyössä Oulun yliopiston Nano- ja molekyylisysteemien tutkimusyksikön kanssa.
Jo 10 minuutin päivittäinen paikallaanolon vähentäminen edistää sydänterveyttä18.9.2020 05:05:00 EEST | Tiedote
Tuoreen tutkimuksen mukaan jo 10 minuutin päivittäinen istumiseen tai makoiluun käytetyn ajan vähentäminen vaikuttaa suotuisasti keski-ikäisten sydänterveyteen. Paikallaanolon vaihtamisella kevyeenkin liikkumiseen oli hyviä vaikutuksia sekä veren sokeri-, insuliini- ja rasvahappotasoihin että painoindeksiin.
Oulun yliopisto avaa viisi uutta kansainvälistä koulutusta: epidemiologiaa, kestävää kemiaa, monialaista business-analytiikkaa ja osaajia ICT-alalle17.9.2020 06:00:00 EEST | Tiedote
Kansainvälisen koulutustarjonnan kasvattamisen taustalla on erityisosaamisen kysyntä, ja tutkinto-ohjelmia on suunniteltu sidosryhmiä kuunnellen. Uusien koulutusohjelmien tavoitteena on vahvistaa Oulun yliopiston tarjoaman koulutuksen vetovoimaa. Kansainvälisissä tutkinnoissa opetus tapahtuu kokonaan englanniksi.
Uusia löydöksiä Parkinsonin tautiriskin taustalla16.9.2020 13:30:00 EEST | Tiedote
Oulun yliopistossa tarkastettavassa väitöstutkimuksessa tunnistettiin useita uusia mutaatioita ja geenejä, jotka voivat olla yhteydessä Parkinsonin taudin riskiin. Lisäksi kahden geenin (GBA ja TTN) mutaatioiden yhteisvaikutuksella havaittiin yhteys lisääntyneeseen sairastumisriskiin.
Painonhallintasovellus pitää ylipainon kurissa – itsemittaaminen tehokasta15.9.2020 06:50:00 EEST | Tiedote
Tieteellinen näyttö on yksi Oulun yliopistossa kehitetyn Onnikka-painonhallintasovelluksen valteista. Aiemmin tutkijat osoittivat, että ohjelmaa käyttäneiden paino laski merkittävästi ja monilla muutokset olivat pysyviä. Uuden tutkimuksen mukaan ohjelman ahkera käyttö voi parantaa myös metabolisen oireyhtymän.
Metsäsertifiointia tiukennettava pienvesien suojelun tehostamiseksi11.9.2020 12:50:00 EEST | Tiedote
Tuoreen tutkimuksen mukaan valtaosaan Suomen talousmetsistä sovellettu PEFC-sertifikaatti on suojavyöhykkeen leveyden suhteen riittämätön eikä tarjoa suojaa metsäpuroille avohakkuiden vaikutuksilta. PEFC-sertifikaatin mukaisesti suojelluissa puroissa ympäristöolot poikkesivat metsätalouden toimenpiteiden ulkopuolelle jääneistä vertailupuroista ja johtivat puroeliöstön monimuotoisuuden köyhtymiseen.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme