Прежде чем говорить о покрытиях , необходимо поговорить о подготовке поверхностей под эти покрытия

Особенно важно качество подготовки поверхности , если в результате необходимо получить равномерное по толщине нано-покрытие и при этом получить структуру материала в слое покрытия не отличающуюся от обычного материала

Если покрытие наносится на панели солнечных батарей, то основа такой панели , - это тонкий металлический лист, поверхность которого перед покрытием должна быть отполирована и должна получить идеальную геометрическую форму в сочетании с минимальной высотой микронеровностей

Как получить такую поверхность у панели ,размеры которой по отношению к её толщине превышают последнюю в тысячи раз

В своё время на предприятиях , выпускающих ножевые контакты из бериллиевой бронзы , калибровка листов бериллиевой бронзы велась на специальных валковых клетях , у которых высокое качество калибровки обеспечивалось исключительно точной регулировкой параллельности прокатных валков

Такая точность была обеспечена благодаря изобретению СССР № 766685, в соответствии с которым валковые клети были модернизированы и в механизмы регулировки положения валковых клетей были введены сцепно-расцепные муфты

Внедрение этого изобретения позволило забыть о проблемах с выпуском ножевых контактов к блокам разъёмов систем управления стратегических ракет

Аналогичное решение должно дать результат и в калибровке листов перед нано покрытием

Теперь стоит перейти непосредственно к самому покрытию

Какие существуют варианты ?

Инженеры из Массачусетского технологического университета показали, что придание поверхности кремния в фотоэлементах формы обращенных пирамид может уменьшить его расход и увеличить долю поглощенного излучения. Работа опубликована в журнале Nano Letters, ее описание можно прочитать на сайте института.

Создание углублений в кремнии увеличивает долю поглощаемого света, но при этом также увеличивает площадь поверхности материала. С увеличением площади поверхности повышается и вероятность того, что возбужденные светом электроны пойдут не на создание электрического напряжения, а рекомбинируют и поглотятся. Поэтому перед авторами работы стояла задача максимально увеличить поглощение света кремнием, при этом минимально увеличив площадь его поверхности. Для этого авторы исследования сначала провели математическое моделирование, а затем проверили его результаты, создав опытный образец поверхности.

Оказалось, что наиболее эффективно создать на поверхности кремния углубления в виде обращенных четырехгранных пирамид. Площадь в таком случае увеличивается всего на 70 процентов, а толщину слоя кремния при той же доле поглощенного света можно уменьшить в 30 раз. Создание микроструктур осуществлялось традиционным методом фотолитографии и не требовало введения дополнительных технологических процессов.

По расчетам авторов, энергетическая эффективность новых фотоэлементов должна составить около 20 процентов, что не намного меньше 24 процентов лучших на сегодняшний день солнечных панелей. Однако новые фотоэлементы должны стать значительно дешевле своих предшественников.

Ранее другая группа ученых доложила о создании рекордно тонких солнечных батарей. Их разработчики стремились добиться не максимальной энергоэффективности (она составляла скромные четыре процента), а радикального уменьшения веса изделий. Такие солнечные батареи могут пригодиться для создания космических аппаратов и беспилотников.

Кроме этого разработана и другая технология :

Инженеры показали, что толщину слоя аморфного кремния в фотоэлементах можно уменьшить, если разместить его в складках диэлектрика. Работа опубликована в журнале Nano Letters, ее краткое содержание можно прочитать на сайте Университета Северной Каролины.

Ученые установили, что слой аморфного кремния эффективнее поглощает солнечный свет и преобразует его в электричество, если придать ему форму складок. Слой кремния толщиной около 70 нанометров, имеющий форму складок, поглощает такую же долю излучения, как и плоский слой толщиной 400 нанометров.

Слой аморфного кремния авторы помещали в "сэндвич" между двумя слоями диэлектрика. Для этого сначала на поверхности диэлектрика при помощи классической фотолитографии получали микроскопические складки, а затем на них напыляли слой аморфного кремния. Сверху наносился еще один слой диэлектрика.

Ученые показали, что эффективность разработанной схемы зависит прежде всего от соотношения толщины слоев кремния и диэлектрика, а не от их химической природы. Такая же конструкция может быть применена и для повышения чувствительности фотодетекторов, сенсоров, твердотельных светодиодов.

Ранее инженеры из Массачусетского технологического института показали, что слой кремния в фотоэлементах можно уменьшить, если наносить его в форме микроскопических обращенных пирамид. Для создания такой структуры авторы также применяли метод фотолитографии, но фотоэлементы, которым была посвящена работа, состояли не из аморфного, а из кристаллического кремния.

Другая группа исследователей недавно разработала состоящие из углеродных нанотрубок солнечные батареи, которые способны поглощать инфракрасное излучение. Оно несет около 40 процентов энергии солнца, но не используется в фотоэлементах на кремнии. Исследователи предложили использовать углеродные солнечные батареи в качестве дополнительного внешнего слоя перед кремниевыми.

Особо важную роль в технологии нанесения нано-покрытий играет выбранная система контроля толщины покрытия

Тут имеет смысл вспомнить о ядерном магнитном резонансе :

Физикам впервые удалось получить параметры ядерного магнитного резонанса для плутония. Он был последним элементом, для которого эти параметры оставались неизвестными. По словам исследователей, новые результаты помогут в изучении химических свойств соединения этого элемента и, как следствие, прояснят процессы, происходящие с ядерными отходами. Статья ученых появилась в журнале Science, а ее краткое изложение приводит New Scientist.

Явление ядерного магнитного резонанса было открыто в 30-е годы прошлого века и представляет собой поглощение или излучение электромагнитной энергии ядрами с полуцелым спином в сильном магнитном поле. Открытие этого эффекта, среди прочего, привело к созданию метода магнито-резонансной томографии, а также появлению новых методов изучения состава различных веществ.

Для работы подобных методов необходимо в первую очередь знать "отклик" ядра в магнитном поле. Последним ядром с полуцелым спином, для которого такой отклик не был известен, был плутоний. Теперь ученым удалось решить эту проблему. По словам исследователей, сделать это удалось, поместив образцы крайне чистого оксида плутония в мощное (от 4 до 8 тесла) магнитное поле при температуре 4 кельвина.

По словам самих исследователей, во время работы они сами до конца не верили в успех предприятия - дело в том, что вычислить структуру безуспешно пытались в течение последних 50 лет. Теперь, когда параметры ядерного магнитного резонанса известны, ученые планируют использовать их для изучения, например, ядерных отходов. "В теории можно взять образец отходов и довольно дешево, безопасно и легко определить очень точно, в каких условиях подобные отходы следует хранить", - рассказал один из авторов работы Георгис Коутролакис журналу New Scientist о перспективах метода.

Изобретения касающиеся технологий скоростных покрытий до сих пор не публикуются в открытой печати, но отдельные элементы этой технологии стоит упомянуть:

• это создание направленного потока электролита перпендикулярного покрываемой поверхности
• это использование объёмно-пористых нерастворимых анодов, изготовленных из карбон-карбон композитных материалов, материалов у которых площадь контактной реакционной поверхности как минимум в 100 000 раз превышает соответствующую площадь металлического электрода
• это уменьшение зазора между электродом и покрываемой поверхностью до 1-2 миллиметров
• это синхронное вращение композитных анодов в плоскости параллельной покрываемой поверхности

При выполнении покрытий по этой технологии разница в толщине покрытия составляла на 200 миллиметров панели не более 1 микрона