Also Available in:

Svarta fjärilsvingar inspirerar till konstruktion av solceller

Skrivet av
Översatt av Torsten Lantz

Publicerat den: Creation 40(3):56, juli 2018
black-butterfly-wings

Den indiska fjärilen Common Rose (Pachliopta aristolochiae), av familjen Riddarfjärilar, har vingar med svarta fläckar. Svärtan absorberar solens strålar, som bidrar med värme för fjärilen i kyligt väder.

Några forskare analyserade vingarna under elektronmikroskåp och upptäckte att fjällen som täcker vingarna,1 har “oordnade” rader av små kratrar.2

Nanohålen fångar upp den infallande strålningen vilket gör att den kan absorberas maximalt över ett brett spektrum av både våglängder och vinklar. Strukturer som manipulerar ljus på mikroskopisk nivå kallas fotoniska. De ihåliga fjällen gör också vingen lättare.

Samma forskare inspirerades till att utforma en ny modell av solcell baserad på vingmönstret. Den bestod av tunna kiselplattor med mikroskopiska hål. Ett problem med vanliga solceller är att man måste hålla dem riktade mot solen, något som kräver dyr maskinell utrustning. Men fjärilsvingen absorberar ljus från nästan vilken vinkel som helst – vilket också den här nya solcellen gör. Faktiskt absorberar den dubbelt så mycket solljus jämfört med tidigare konstruktioner.

butterfly-wings

Och inte bara designen var inspirerad av fjärilsvingarna, utan också tillverkningen. Hos levande varelser måste uppbyggnaden av fotoniska strukturer kontrolleras exakt. Det görs genom fasseparation av vätskor som inte blandar sig med varandra (oblandbara).3 Så de här forskarna använde en lösning av två polymerer; en som fick utgöra ytan på plattorna, och en annan polymer som var oblandbar med den första. Den resulterande fasseparationen, som skapade ett nätverk av nanohål, skedde förvånansvärt snabbt – tog bara fem till tio minuter.

Fast man inte frågasätter att solcellerna skulle vara designade så är det anmärkningsvärt att en rapport också hänvisar till “design” och “arkitektur” när det gäller fjärilsvingarna.4,5 Så genom att använda sig av analogiprincipen, vilket Darwin gjorde hela tiden, borde vi väl anta att också fjärilsvingarna hade en designer eller arkitekt?

Referenser

  1. Lepidoptera (dag- och nattfjärilar) har alla små fjäll som täcker vingarna och isolerar, eller som här, har en mer direkt roll i temperaturregleringen samt skapar mönster för kamouflage, mimikry etc. Åter till text.
  2. Siddique, R.H. et al., Bioinspired phase-separated disordered nanostructures for thin photovoltaic absorbers, Science Advances 3(10):e1700232, 19 October 2017 | doi:10.1126/sciadv.1700232. Åter till text.
  3. Dufresne, E.R. et al., Self-assembly of amorphous biophotonic nanostructures by phase separation, Soft Matter 5:1792–1795, 30 March 2009 | doi:10.1039/B902775K.  Åter till text.
  4. Yirka, B., Black butterfly wings offer a model for better solar cells, phys.org, 19 October 2017.  Åter till text.
  5. Hur man kopierar naturens design utgör ett snabbt växande forskningsområde som heter biomimetik. Se biomimetics. creation.com/biometics. Åter till text.

Helpful Resources

Universe by Design
by Danny Faulkner
US $15.00
Soft Cover