Лед тронется: автостекла разморозят прозрачные пленки
Уникальные токопроводящие материалы, разработанные в Красноярске, позволяют мгновенно разморозить автомобильные стекла по всей площади, сохранив их полную прозрачность. Пригодятся новые технологии и при обустройстве помещений — инновационную самоклеящуюся пленку можно нанести на любое стекло в доме или офисе, превратив его в безопасный и энергоэффективный обогреватель. Отдельная область применения — быстрая тонировка любых стеклянных поверхностей. Производство пленок новым способом обходится в разы дешевле методов литографии, которые используют при создании импортных аналогов.
Технология на берегу
Технические идеи часто подсказывает природа. Так, на берегу одной из алтайских рек старший научный сотрудник Красноярского научного центра Сибирского отделения РАН Станислав Хартов обратил внимание на участок рельефа необычной структуры: небольшие фрагменты суши были очерчены узкими канавками, которые образовались при высыхании на солнце. Этот природный феномен и стал прообразом самоорганизующегося шаблона, который позволил создать инновационный токопроводящий материал с минимальными затратами.
О технологии его производства ученый рассказал «Известиям». На пластиковую пленку наносят тонкий слой биоразлагаемого полимера, способного растворяться в воде. Далее заготовку отправляют в специальную камеру под воздействие горячего, температурой до 50 градусов, воздуха. В результате поверхностный слой деформируется, покрываясь сетью ячеек, ограниченных глубокими трещинами. Причем их размер можно изменять, варьируя параметры биоразлагаемого полимера и интенсивность теплового воздействия.
— Получившийся шаблон мы называем самоорганизующимся, поскольку задаем для него лишь внешние условия, а ячейки произвольной формы он образует самостоятельно, — сообщил «Известиям» Станислав Хартов. — Этот способ в разы дешевле методов литографии, которые используют при создании импортных токопроводящих пленок.
«Танцующий» шаблон
Далее заготовка попадает в следующую камеру, где на нее напыляют металл, который заполняет все углубления между ячейками и оседает на их поверхности.
— На этом этапе мы используем принципиально новое решение, которое активизирует шаблон — каждый его элемент во время процесса напыления начинает двигаться (появляется вибрация, механизм создания которой ученые пока не раскрывают. — «Известия»), что не позволяет металлическим дорожкам соединиться с теми слоями, которые покрывают ячейки, — отметил Станислав Хартов.
Такой способ нанесения металла позволяет безопасно удалить его излишки вместе с уже ненужным шаблоном на следующей стадии производства. Для этого ученые используют промывку водой, после которой на поверхности пленки остаются неповрежденные токопроводящие дорожки толщиной в два и шириной в пять микрон.
По словам разработчиков, благодаря активному шаблону им удалось в четыре раза увеличить толщину металлического слоя по сравнению с ближайшим американским аналогом, создаваемым с помощью дорогостоящего литографического шаблона. В завершение процесса производства материал покрывают прозрачным слоем одностенных углеродных нанотрубок.
Большой плюс новых пленок — их низкая себестоимость, так как в производстве не используют дорогостоящее оборудование, в частности вакуумные распылители.
Полная видимость
Одна из основных областей применения инновационных пленок — производство автомобильных стекол с функцией электроподогрева, которые обеспечивают комфортную эксплуатацию транспорта в зимнее время года.
— Сейчас для этой цели применяют молибденовые нити толщиной 30–50 микрон, которые хорошо видны невооруженным глазом, — пояснил Станислав Хартов. — При использовании нашей сетки стекло остается полностью прозрачным. А также быстрее нагревается при включении системы за счет уменьшения диэлектрических промежутков между металлическими дорожками в новом материале.
По словам экспертов, повышение скорости и равномерности прогрева стекол может сказаться не только на удобстве эксплуатации автомобиля, но и на безопасности вождения.
— При включении существующих систем обогрева между рядами проволоки и не успевшим прогреться стеклом возникает разница температур, которая приводит к оптическим искажениям, — пояснил заместитель директора департамента послепродажного обслуживания ГК «АвтоСпецЦентр» Дмитрий Каминский. — В результате водитель на какое-то время может потерять контроль над дорожной ситуацией. Если качество обогрева стекол улучшится, это повысит уровень безопасности на дорогах.
Также ученые планируют использовать новый материал для создания теплых стекол в помещениях. По словам Станислава Хартова, можно изготовить на его основе самоклеящуюся пленку, которую легко нанести на стекло. Таким образом превратив его в безопасный обогреватель, работающий на большой площади при малом электрическом напряжении.
Легкое затемнение
Пригодится новая технология и в области автомобильного тюнинга: речь о производстве пленки с функцией затемнения. Как и в случае с обогревом, это решение применимо также для окон жилых и офисных помещений.
Для создания такого продукта между двумя токопроводящими пленками помещают тонкий слой электрохромной композиции. В отличие от аналогичных решений, требующих замены старых стекол, новые пленки можно будет наклеивать прямо на них, что сделает тонировку более доступной для потребителей. Кроме того, новые пленки будут качественно работать при минусовых температурах.
Ценовую привлекательность нового материала «Известиям» подтвердили партнеры проекта, которые уже используют его для создания собственных устройств.
— Мы применяем новую пленку в качестве элемента для сенсорных экранов платежных терминалов, — рассказал генеральный директор НПП «Тачскрин технологии» Дмитрий Терентьев. — Это позволило нам отказаться от иностранных комплектующих, которые дороже российской разработки в 2–10 раз при сопоставимых характеристиках.
В настоящее время разработчики успешно закончили исследовательский этап работы, создав ряд рабочих прототипов. При этом для экспериментальных целей произведено уже около 2 км прозрачной токопроводящей пленки, что позволило отладить технологию производства.
