Всего одна капля кислоты превращает алюминий в прозрачный: он пропускает свыше 70% видимого света (см. фото).

Многие люди, вероятно, не обращают внимания на прозрачные материалы, когда используют свои устройства. Тем не менее, сенсорный экран нашего телефона, защитное стекло на солнечных панелях и различные оптические компоненты в камерах основаны на прозрачных оксидах металлов. Традиционные методы производства таких материалов часто являются дорогостоящими, но недавно ученые разработали принципиально новый метод, который может стать настоящим прорывом, сообщает Study Finds.

В новом исследовании группа из Института науки и технологий Нары в Японии и Университета Атенео де Манила на Филиппинах предложила новый способ преобразования алюминия в прозрачный оксид алюминия. Авторы исследования подчеркивают, что для этого процесса потребуется всего лишь капля кислоты и низкое напряжение — данный подход отличается простотой и экологическими преимуществами.

Вместо того чтобы погружать целые алюминиевые листы в кислоты, как это делается по традиционным методам, ученые предлагают использовать одну микрокаплю раствора серной кислоты, стратегически размещённую на поверхности алюминия. В течение 10 минут при подаче низкого напряжения (всего 2 вольта) алюминий под каплей превращается в очень прозрачное круглое пятно.

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

Эта технология "анодирования в масштабе капли" создает высокоточные прозрачные пятна с более гладкими поверхностями, чем традиционные методы, и может быть адаптирована для других металлов для создания различных прозрачных оксидов металлов с минимальным воздействием на окружающую среду. Авторы исследования полагают, что их новую технику анодирования в масштабе капли в будущем можно будет применить к другим прозрачным оксидам 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, который заключается в миниатюризации зоны реакции до одной капли.

Исследователи изучили трансформацию под микроскопом и обнаружили интересный факт: алюминий не стал прозрачным сразу. Вместо этого материал начал изменяться по краям капли кислоты, а прозрачность постепенно проникала внутрь. В результате ученые получили идеальное круглое прозрачное пятно и поняли, что могут контролировать его размер и качество, регулируя напряжение и продолжительность процесса.

Этот подход предлагает значительные преимущества по сравнению с традиционными методами: вместо того чтобы защищать определенные области специальными покрытиями, сама капля создает естественную границу для реакции. Авторы исследования утверждают, что, помимо резкого сокращения химических отходов, эта технология позволяет создавать более качественный продукт. Во-первых, новый капельный метод обеспечивает более гладкие и однородные участки; во-вторых, этот метод значительно снижает воздействие на экологию; в-третьих, ученые могут контролировать 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 доступны в большинстве небольших лабораторий.