Команда специалистов в области материаловедения из университета Уэйк Форест в Северной Каролине, США, разработала пластиковые лампочки, которые не бьются, не мерцают и, как сообщают ученые, будет работать практически вечно. Кроме того, эти пластиковые лампы примерно в два раза эффективнее люминесцентных. Их КПД находится примерно на уровне светодиодных ламп. При этом они начисто обыгрывают конкурентов в самом важном аспекте: цвет и качество излучаемого ими света в данном случае "идеально сопоставимы с солнечным спектром".
Новые лампы создаются на основе технологии индуцированных полем электролюминесцентных полимеров (field-induced polymer electroluminescent; FIPEL), но обладают при этом одной изюминкой. Технология FIPEL довольно старая. Она предполагает прохождение электричества через проводящий полимер под названием поливинилкарбазол. При этом изучается свет. Но интенсивности свечения недостаточно для использования пластика в качестве лампочки. Теперь же, полимер был дополнен углеродными нанотрубками. Это позволило ученым из университета Уэйк Форест увеличить яркость излучаемого поливинилкарбазолом света примерно в пять раз - и вуаля, у нас есть пластиковые лампочки.
Отметим, что поливинилкарбазол является токсичным веществом. Он получается полимеризацией винилкарбазола в массе, растворе, эмульсии, суспензии в присутствии эмульгаторов и окислителей. Обладает стойкостью к воздействию воды, разбавленных кислот и щелочей. У людей может вызывать дерматиты аллергического характера.
Но вернемся к изобретению. Новое устройство состоит из трех слоев материала из полимера с нанотрубками, между которыми расположены слои диэлектрика. Когда применяется электричество, электроны возбуждают электролюминесцентные полимеры, и те начинают излучать свет. Легирование углеродными нанотрубками увеличивает количество излучаемого света. Легирование является очень распространенным явлением в области электроники, где в кремний (или другие полупроводниковые материалы) часто добавляются примеси, чтобы изменить или усилить их электрические свойства. Свойства кремния p- и n-типа – улучшаются путем легирования фосфором, мышьяком, бором и галлием.
Что касается долговечности FIPEL-лампы, Кэрролл говорит, что аналогичный экспериментальный источник света с меньшей яркостью в его кабинете проработала в течение десяти лет. Наиболее вероятной причиной такого невероятного срока службы является тот факт, что FIPEL производит лишь незначительное количество тепла - почти вся электрическая энергия преобразуется в свет. Без тепла, которое непрерывно разрушает материал, полимер, вероятно, будет оставаться стабильным в течение многих лет.
Кэрролл говорит, что пластиковые лампы являются очень дешевыми в производстве и не содержат ртути и других токсичных веществ. Как мы уже упоминали ранее, качество света, излучаемого FIPEL-лампой Кэрролла, также является оптимальным и практически идеально соответствует солнечному спектру (т.е. цвет не слишком желтый или синий). Коммерческие образцы появятся в продаже в 2013 году. О цене информации пока нет.
P.S. Статья Yonghua Chen, Gregory M. Smith, Eamon Loughman, Yuan Li, Wanyi Nie, David L. Carroll "Effect of multi-walled carbon nanotubes on electron injection and charge generation in AC field-induced polymer electroluminescence" опубликована в журнале Organic Electronics (на данный момент - в свободном доступе)
- хочет быстро получить большую прибыль - а люди 10 (!) лет работали ("FIPELs also are long-lasting; Carroll has one that has worked for about a decade")