ابتكار صيني جديد: طلاء يُعزّز كفاءة الألواح الشمسية في الفضاء

سولارابيك – الصين – 8 مايو 2025: كشف علماء صينيون عن تطوير طلاء “ذكي” شفاف مصمم خصيصاً للألواح الشمسية في المركبات الفضائية، يمكنه أن يعمل كدرع واقٍ من الظروف الحرارية القاسية في الفضاء الخارجي. هذا الابتكار، المعروف باسم “جهاز الإشعاع الذكي الشفاف” (TSRD)، ينتقل حالياً من مرحلة التصميم النظري إلى الاختبارات العملية الحاسمة.

وأوضحت دراسة جديدة أن “البيئة الحرارية المتطرفة للفضاء الخارجي تشكل تحدياً هائلاً للمركبات الفضائية. وتعتبر آليات التحكم الحراري الفعالة أمراً بالغ الأهمية لنجاح الاستكشاف البشري في هذه البيئة القاسية.”

التصدي للتحديات الحرارية في الفضاء

يستعد العلماء في الصين لمحاكاة الظروف القاسية للفضاء لاختبار مادة شفافة مبتكرة يمكن أن تحسن بشكل كبير من عمر وكفاءة تقنيات الطاقة الشمسية. وقد طوروا طلاءً ذكياً شفافاً مصمماً لمعالجة مشكلة ارتفاع درجة حرارة الألواح الشمسية في ظروف الفضاء القاسية.

وقال العلماء في الدراسة: “في الفضاء، تواجه المركبات الفضائية تقلبات كبيرة في درجات الحرارة تهدد أداءها واستقرارها. وتوفر الطلاءات ذات الانبعاثية المتغيرة حلاً فعالاً لإدارة الحرارة الإشعاعية. ومع ذلك، فإن تحقيق التوازن بين الشفافية البصرية العالية والتحكم في الإشعاع الحراري لا يزال يمثل تحدياً كبيراً، خاصة لتطبيقات مثل الخلايا الشمسية للمركبات الفضائية.”

الابتكار يعتمد على ثاني أكسيد الفاناديوم

قدم باحثون من جامعة شمال غرب البوليتكنيك ومعهد شاندونغ للتكنولوجيا المتقدمة جهاز الإشعاع الذكي الشفاف، وهو طلاء يستفيد من الخصائص الفريدة لثاني أكسيد الفاناديوم (VO₂). تعمل هذه المادة على ضبط إشعاع الحرارة بذكاء استناداً إلى تقلبات درجات الحرارة، وتقدم حلاً متطوراً للدورات الحرارية الشديدة التي تواجهها المركبات في المدار.

وأضاف فريق البحث: “نظراً للشفافية البصرية العالية، وانخفاض امتصاص الطاقة الشمسية، وقابلية الانبعاث الممتازة للضبط في أجهزة TSRD، فإنها توفر حلاً فعالاً لإدارة الحرارة في المركبات الفضائية وحمولاتها من الألواح الشمسية.”

يعتمد الابتكار على قدرة ثاني أكسيد الفاناديوم على الانتقال بين حالات العزل والحالة المعدنية عند درجة حرارة 68 درجة مئوية، مما يتسبب في تحولات كبيرة في سلوكه البصري. ومن خلال المحاكاة الدقيقة، حدد الفريق بنية طبقية محسنة تتضمن أكسيد القصدير والإنديوم والفضة، والتي أظهرت أداءً متفوقاً في نقل ضوء الشمس مع تنظيم فعال لانبعاث الحرارة.

وأظهر الطلاء الناتج شفافية عالية عبر درجات حرارة متفاوتة، وامتصاصاً منخفضاً للحرارة الشمسية، وتعديلاً كبيراً لانبعاث الأشعة تحت الحمراء للتبريد الفعال.

وذكرت الدراسة: “تم تصميم جهاز TSRD المقترح للعمل في الظروف البيئية القاسية والمعقدة للفضاء الخارجي، حيث قد تتأثر خصائص انتقال الطور لثاني أكسيد الفاناديوم في درجات الحرارة العالية بالأكسدة أو التفاعلات الكيميائية الأخرى.”

فرص جديدة للطاقة الشمسية في الفضاء

يحمل هذا الابتكار إمكانية تعزيز أداء وعمر ألواح الطاقة الشمسية للمركبات الفضائية بشكل كبير، والتي تعد أمراً حيوياً لتشغيل الأقمار الاصطناعية وبعثات الفضاء. ومن خلال الحفاظ على درجات حرارة تشغيل أكثر استقراراً، يمكن أن يؤدي جهاز TSRD إلى زيادة كفاءة تحويل الطاقة وتقليل مخاطر فشل المكونات بسبب الإجهاد الحراري.

ينتقل فريق البحث الآن نحو التطبيق العملي، مع خطط لتصنيع واختبار نماذج أولية من TSRD بدقة في ظروف الفضاء المحاكاة

تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…

نتمنى لكم يوماً مشمساً!

المصدر: Interesting Engineering

_{Image Credits: Canva Library}

The post ابتكار صيني جديد: طلاء يُعزّز كفاءة الألواح الشمسية في الفضاء appeared first on Solarabic سولارابيك. Written by جميلة خليل