摘要：DTU的研究人员已经为水下无人机和太阳能电池平台开发了一种重要的涂层。这种涂层不会用不同的颜色装饰无人机，而是作为一种自抛光层，当无人机在海平面以下执行任务时，它可以防止藻类和其他生物附着在无人机内置的太阳能电池上。

在研究人员找到防污涂层的正确配方之前，该涂层在水下测试了几次。鸣谢:Narayanan Rajagopalan.纳拉亚南·拉贾戈帕兰。

DTU的研究人员已经为水下无人机和太阳能电池平台开发了一种重要的涂层。这种涂层不会用不同的颜色装饰无人机，而是作为一种自抛光层，当无人机在海平面以下执行任务时，它可以防止藻类和其他生物附着在无人机内置的太阳能电池上。

透明的涂层由DTU化学工程学院的索伦·基尔教授设计，他与助理教授纳拉亚南·拉贾戈帕兰、实验室经理克劳斯·埃里克·韦内尔和一群学生合作。它允许太阳能通过，同时也防止藻类和其他污染物质屏蔽太阳能电池。

水下无人机用于世界各大洋的各种任务，包括勘测海底、监视和其他检查。但是为了让无人机发挥作用，当无人机将自己定位在海洋表面时，它们必须能够吸收太阳能。

为美国海军和海军陆战队开发科技项目的海军研究办公室接触了DTU和一些公司，要求他们每个人都提出解决问题的方案。

“几周之内，我有了一个想法，并组建了一个团队。通过在Hundested Harbor试验站的实验研究和试验，我们已经证明了这个想法是可行的。基尔说:“我们的涂层可以使用长达三个月，而不需要机械清洗污垢。”。

研究小组将带有新开发涂层的透明面板发送到佛罗里达州，在那里，海军研究办公室通过将面板放在水下测试涂层，随后对太阳能电池进行评估。

防藻涂料已经广泛应用于海事领域。大约90%的商业航运使用化学活性船底涂料(防污涂料)，其由具有微观粒子的复杂化学成分组成。因此，最大的挑战是弄清楚这种涂层如何也能用于太阳能电池。

“制造一种既透明又没有生物污垢的涂层是很困难的。你几乎不能在涂层中添加任何东西，因为它会阻止光线通过，”基尔解释道。

因此，对于研究团队来说，找到完美的成分是一种平衡。当他们新开发的涂层与海水接触时，自抛光效应开始出现，涂层中最外层的颗粒逐渐溶解，并被新的活性颗粒取代，充当一种防污屏障。这样，在涂层的整个寿命期间，随着顶层颗粒的溶解，新的颗粒将不断准备好对抗污垢。

使用现有的方法，色素层会阻挡阳光，所以研究人员必须找到一种新的方法。这个食谱的灵感来自一篇20年前的模型模拟文章。

该模型预测，通过使涂层中已经很小的颗粒变得更小，从微米到纳米，这些颗粒将变得足够小，不会留下会阻止阳光到达太阳能电池的色素耗尽的多孔层。这使得太阳能电池可以吸收能量，同时颗粒可以防止污垢。

“我们减少了颗粒的大小和成分的数量，足以使涂层变得透明。事实证明，氧化铜(I)和氧化锌的纳米颗粒对污垢特别有效，因为它们很小。即使在极低的浓度下，它们也以非常大的数量存在于涂层中，并且单个颗粒之间的空间非常小。因此，藤壶和藻类会将这种涂层视为一种排斥屏障，”基尔说。

不仅美国海军可以从这项发明中受益:在北海，太阳能电池随着海浪的运动而漂浮，这是未来绿色能源解决方案的一部分。虽然大多数太阳能电池都在屋顶和太阳能农场中，但利用太阳能发电的方形电池板也可以放在海洋中。

目前，全球浮动太阳能电池的容量仅为约4000兆瓦(MW)，但预计到2030年将增加到30000兆瓦(MW)。相比之下，包括陆基太阳能电池在内的总容量在2024年达到200万兆瓦。虽然与总容量相比，漂浮和水下太阳能电池的数量只是沧海一粟，但它们提供了利用开阔海洋空间和现有基础设施的机会，例如在海上风力涡轮机之间。

然而，与无人机一样，水下太阳能电池也会被污垢阻挡，并且存在波浪将为以下情况造成有利条件的风险污垢在浮动太阳能电池平台上。因此，DTU的研究人员也看到了在水下和海面的太阳能电池上使用这种新涂层的潜力。然而，现在的下一个任务是开发一种适用于水下传感器和相机的涂层，这需要一种更复杂的涂层。

来源：生活小篇章