Ученые переизобрели лампу накаливания
Обширная группа ученых-материаловедов и инженеров из Китая решила по-новому взглянуть на давно привычные всем лампы накаливания. Благодаря использованию новых материалов им удалось переизобрести лампочку и создать свое «устройство освещения накаливания с рециркуляцией фотонов» с увеличенными энергоэффективностью и сроком службы. Полученные устройства превосходят по этим свойствам светодиодные лампы, при этом сохраняя традиционное комфортное для глаза свечение ламп накаливания.
Всего на освещение приходится примерно 20% мирового потребления электроэнергии и более 10% выбросов углерода. С этим связано всеобщее стремление к повышению энергоэффективности систем освещения и переходу от традиционных ламп накаливания к более эффективным (более чем в семь раз) и долговечным (более чем в 10 раз) системам освещения на основе лазерных и светодиодов. Они работают за счет принципа электролюминесценции — испускания фотонов материалом при прохождении через него электрического тока.
Несмотря на кажущееся удобство, переход на новые системы освещения не обошелся безболезненно: светодиодные лампы не обеспечивают такой же высокой точности цветопередачи, что и лампы накаливания. Кроме того, для расширения полосы излучения в видимом диапазоне в светодиодах используются специальные фосфоресцирующие понижающие преобразователи. Это приводит к дополнительному выделению тепла и вводит компромисс между эффективностью и точностью цветопередачи, и выбор зачастую не на стороне последнего.
Лампы накаливания, в свою очередь, имеют непрерывный полный спектр в видимом диапазоне, обеспечивая комфортное для человека освещение. Поэтому ученые из Китая предложили и экспериментально реализовали новое устройство, использующее все тот же принцип накаливания материала электрическим током для испускания фотонов, что и традиционные лампочки. Свою разработку авторы назвали «устройство освещения накаливания с рециркуляцией фотонов» (PRILD), детальное описание которого они приводят в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
Первым делом ученые заменили центральную часть лампы — нить накала. Вместо стандартной вольфрамовой нити авторы предложили использовать собственную разработку — термоэмиттер Янус (Janus), двухслойную цельнокерамическую полосу из углеродных нанотрубок (черный излучатель) и гексагонального нитрида бора (белый излучатель). Далее они заменили стеклянную колбу с инертным газом на керамический корундовый резонатор. Под черным излучателем в вырезе резонатора расположено кварцевое окно со специальным фильтром, пропускающим видимое и отражающим инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.
Упомянутая в названии устройства схема рециркуляции фотонов работает следующим образом. Белый излучатель отсекает поток энергии внутрь устройства из-за низкой излучательной способности в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах и вкупе с резонатором, хорошо отражающим широкий спектр фотонов, образует внутренний круг рециркуляции фотонов, подавляя потери на рассеяние энергии в полости устройства. Изготовленный из углеродных нанотрубок черный эмиттер имеет коэффициент излучения, близкий к единице, в видимом и инфракрасном диапазонах.
И, наконец, кварцевое окно пропускает только полный видимый спектр, отражая ультрафиолетовое и инфракрасное излучения обратно в резонатор, которое затем поглощается черным излучателем. Спроектированное и изготовленное устройство имеет КПД больше 25%, эффективность — примерно в полтора раза выше, а срок службы — более чем в три раза, чем у светодиодных ламп. При этом новые устройства накаливания сохраняют высокую точность цветопередачи и комфортное для человеческого глаза свечение, что и уже устаревшие лампы накаливания.
Telegram 
Дзен 
VK С приходом летней жары кондиционер становится главным спасением в офисе и дома. Однако многие выставляют минимальную температуру, садятся под прямую струю холодного воздуха и забывают о чистке фильтров, а потом удивляются простуде, сухости в горле и огромным счетам за электричество. Можно ли охлаждать помещение эффективно и при этом не навредить здоровью? Оказывается, кондиционер сам дает множество подсказок о том, как им правильно пользоваться, нужно лишь понимать физику его работы и реакцию организма на перепады температур. Объяснил физические принципы работы климатической техники и рассказал о практических правилах безопасности старший преподаватель кафедры физики и технической механики РТУ МИРЭА Николай Зенченко.
Прогулки наедине с природой в абсолютной тишине существенно повышают риск опасного столкновения с дикими животными. К такому выводу пришли британские биологи, проанализировав базу данных почти 3,5 тысячи инцидентов между людьми и крупными зверями.
Единственное млекопитающее на планете, способное жить на высоте более 6700 метров, обитает в горах Южной Америки. Ученые выяснили, что секрет выживания этих грызунов кроется в том числе в умении питаться ядовитыми растениями, которыми изобилуют высокогорья.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
С приходом летней жары кондиционер становится главным спасением в офисе и дома. Однако многие выставляют минимальную температуру, садятся под прямую струю холодного воздуха и забывают о чистке фильтров, а потом удивляются простуде, сухости в горле и огромным счетам за электричество. Можно ли охлаждать помещение эффективно и при этом не навредить здоровью? Оказывается, кондиционер сам дает множество подсказок о том, как им правильно пользоваться, нужно лишь понимать физику его работы и реакцию организма на перепады температур. Объяснил физические принципы работы климатической техники и рассказал о практических правилах безопасности старший преподаватель кафедры физики и технической механики РТУ МИРЭА Николай Зенченко.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии