Ruskí fyzici vytvorili prototyp žiarovky, ktorá je v zásade podobná trubici televízneho obrazu, ktorá má charakteristiky spoľahlivosti, trvanlivosti a svietivosti, ktoré nikto iný na svete nedosiahol. „Receptúra“na jeho zostavenie a prvé výsledky kontroly boli prezentované v časopise Journal of Vacuum Science & Technology.
Dlhodobo slúžili obyčajné žiarovky ako hlavný zdroj svetla v domoch, ktorých prvé prototypy sa objavili na konci 19. storočia vďaka experimentom s Lodyginom, Edisonom a inými vedcami tej doby. Až relatívne nedávno sa začali nahrádzať alternatívnymi kompaktnými zdrojmi svetla, vrátane LED a žiariviek.
Napriek nízkej spotrebe energie a relatívnej trvanlivosti majú také zdroje svetla veľa nevýhod, počnúc neprirodzeným spektrom žiarenia a končiac skutočnosťou, že ich výroba alebo samotné žiarovky obsahujú ortuť a ďalšie toxické látky. To všetko núti vedcov a inžinierov hľadať ich náhradu a „objavovať“existujúce typy žiaroviek.
Napríklad pred štyrmi a tromi rokmi vytvorili fyzici z Južnej Kórey a Spojených štátov špeciálne povlaky a grafénové vlákna pre konvenčné žiarovky, ktoré stokrát zvýšili svoju účinnosť a urobili ho ekonomickejším ako obidva typy energeticky úsporných žiaroviek.
Podľa tlačovej služby MIPT sa Ozol a jeho kolegovia z Phystechu a Fyzikálneho ústavu Ruskej akadémie vied podarilo urobiť niečo podobné a radikálne vylepšiť dizajn takzvaných katodoluminiscenčných lámp.
Takéto osvetľovacie zariadenia existujú už viac ako pol storočia, ale dostali extrémne obmedzenú distribúciu kvôli tomu, že boli výrazne väčšie ako ich „konkurenti“, zapínali sa pomaly ako žiarivky a boli približne dvakrát dlhšie ako LED diódy. z hľadiska energetickej účinnosti.
Tieto nevýhody sú spôsobené skutočnosťou, že katódové žiarovky fungujú približne na rovnakom princípe ako obrazová trubica starých televízorov. V skutočnosti ide o banku potiahnutú špeciálnou látkou fosforu. Svieti, keď je „bombardovaný“elektrónmi, ktoré sú emitované katódou, záporne nabitou elektródou alebo „elektrónovou lúčovou pištoľou“.
Vo väčšine takýchto zariadení záporne nabité častice nezačínajú katódu okamžite opustiť, ale až po zahriatí a dosiahnutí prevádzkovej teploty. Z tohto dôvodu sa televízne obrazové trubice a staré katódové žiarovky nezapínajú okamžite, ale po niekoľkých sekundách.
Propagačné video:
Tento problém je možné vyriešiť pomocou takzvaných katódových polí, elektród špeciálneho zariadenia schopných "strieľať" elektróny v chladnom stave v dôsledku kvantového tunelovania.
Takéto "elektrónové pištole" sa predtým používali na vytváranie vákuových trubíc pre prvé primitívne počítače, ako aj pre systémy podsvietenia obrazoviek s tekutými kryštálmi. Napriek úsiliu vedcov a technikov ich nedokázali vyrobiť odolnými, kompaktnými a lacnými, a preto prepustili tranzistory a LED.
„Naša autokatóda je postavená na konvenčnom uhlíku. Funguje to nielen ako chemikália, ale aj ako štruktúra: naučili sme sa, ako vytvoriť štruktúru z uhlíkových vlákien, ktorá sa nebojí bombardovania iónov, dáva vysoký emisný prúd, je technologicky vyspelá a lacná výroba. Toto je čisto naše know-how, nikde inde na svete takáto technológia neexistuje, “povedala Evgeny Sheshin, profesorka MIPT.
Ako poznamenal fyzik, vedci na tento účel upravili špičku katódy tak, že sa stala ako druh kefy alebo hrebeňa a pokryla mnohými mikroprotrúziami zlomok mikrónov. Vytvárajú extrémne vysokú intenzitu elektrického poľa v blízkosti povrchu katódy, ktorá vyraďuje elektróny do okolitého vákua.
Okrem toho ruskí vedci vytvorili kompaktný zdroj energie pre katódovú lampu, ktorý umožňuje jej „stlačenie“na veľkosť konvenčnej žiarovky alebo jej protikladu LED. Podobná lampa, ako uviedli vedci, spotrebuje iba 5,6 wattu energie, pričom produkuje približne rovnaké množstvo svetla ako 25 wattová žiarovka.
V tomto ohľade nie je horšia ako LED alebo konvenčné žiarivky, ale zároveň jej trvanlivosť a žiara sama osebe nie sú ovplyvnené teplotou okolia, má prirodzenejšie spektrum a môže pracovať viac ako 10 000 hodín.
Okrem toho tieto žiarovky neobsahujú dovážané komponenty, nevyžadujú pri výrobe dovážané suroviny a v zásade ich možno vyrábať v akejkoľvek domácej továrni na výrobu elektrických žiaroviek. Vedci dúfajú, že ich vynález pomôže Rusku úplne opustiť používanie ortuti pri výrobe osvetľovacích zariadení.