توسط : پژوهشگران MIT پوشش پلیمری فوق‌نازک توسعه داده‌اند که می‌تواند از پنل‌های خورشیدی در برابر خوردگی و نفوذ گازها محافظت کند. این لایه که تنها ۶۰ نانومتر ضخامت دارد، در آزمایش‌ها توانسته است عمر یک بلور پروسکایت را برای چندین هفته افزایش دهد.
مهندسان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) می‌گویند این فیلم پلیمری به‌دلیل نفوذناپذیری تقریباً کامل به مولکول‌های گاز، می‌تواند به‌عنوان یک پوشش محافظ روی ماژول‌های فتوولتاییک استفاده شود. آزمایش‌ها نشان داد این لایه حتی نیتروژن و سایر گازها را کاملاً دفع می‌کند؛ موضوعی که آن را از پلیمرهای سنتی متمایز می‌کند. در پلیمرهای معمولی، به‌دلیل اتصال سست مولکولی، فضاهای ریز بین زنجیره‌ها باقی می‌ماند و گازها می‌توانند از آن عبور کنند.
این ماده جدید که ۲DPA-1 نام دارد، یک پلیمر دوبعدی است که به‌طور خودآرا به کمک پیوندهای هیدروژنی به ورقه‌های مولکولی منظم تبدیل می‌شود. واحد سازنده آن ملامین است؛ ماده‌ای با حلقه‌های اتمی کربن و نیتروژن که قابلیت گسترش در دو بعد و تشکیل دیسک‌های نانومتری را دارد.
پلیمر ۲DPA-1 در مقایسه با پلیمرهای پیشین ساختاری کاملاً متفاوت دارد. در این ماده، دیسک‌های نانومتری روی یکدیگر قرار می‌گیرند و لایه‌ها توسط پیوندهای هیدروژنی محکم به هم متصل می‌شوند؛ همین آرایش، ساختار را بسیار قوی و پایدار می‌کند. MIT اعلام کرده که این پلیمر استحکامی بیشتر از فولاد دارد اما چگالی آن تنها یک‌ششم فولاد است.
در آزمایش‌های MIT، پلیمر ۲DPA-1 در برابر گازهای هلیوم، آرگون، اکسیژن، متان و هگزا‌فلوراید گوگرد قرار گرفت. نتایج نشان داد نفوذپذیری آن حداقل ۱۰ هزار برابر کمتر از هر پلیمر دیگری است؛ یعنی این ماده تقریباً به‌اندازه گرافن غیرقابل نفوذ است.
طی سال‌های اخیر، پژوهشگران به‌دنبال توسعه پوشش گرافنی برای محافظت از سلول‌های خورشیدی در برابر خوردگی بوده‌اند، اما تولید در مقیاس بزرگ چنین پوششی دشوار است، چراکه نمی‌توان فیلم گرافنی را مانند رنگ روی سطوح اعمال کرد. در مقابل، پلیمر ۲DPA-1 به‌دلیل چسبندگی آسان و پیوندهای هیدروژنی قوی میان لایه‌ها، قابلیت قرارگیری ساده و پایدار روی سطوح را دارد و می‌تواند جایگزینی ارزشمند برای گرافن در پوشش‌دهی و محافظت از ماژول‌های خورشیدی باشد.
در این مقاله پژوهشی که در مجله Nature منتشر شده است، پژوهشگران نشان داده‌اند که یک لایه پلیمری به ضخامت تنها ۶۰ نانومتر می‌تواند طول عمر یک کریستال پروسکایت را برای چندین هفته افزایش دهد. به گفته آن‌ها، استفاده از پوشش‌های ضخیم‌تر می‌تواند حفاظت طولانی‌مدت‌تر نیز فراهم کند.
«مایکل استرانو»، استاد مهندسی شیمی MIT، دراین‌باره می‌گوید: «با استفاده از چنین پوشش غیرقابل نفوذی، می‌توان از زیرساخت‌هایی مانند پل‌ها، ساختمان‌ها و خطوط ریلی محافظت کرد—تقریباً هر چیزی که در فضای باز در معرض عوامل محیطی قرار می‌گیرد.»
«جرج شاتز»، استاد شیمی و مهندسی شیمی و زیست‌مهندسی در دانشگاه نورث‌وسترن، که نقشی در این پژوهش نداشته، نتایج را «شگفت‌انگیز» توصیف کرد: «به‌طور معمول پلیمرها تا حد قابل توجهی نسبت به گازها نفوذپذیر هستند، اما پلی‌آرامیدهای معرفی‌شده در این مقاله، در شرایط صنعتی، چندین مرتبه کمتر از دیگر پلیمرها نسبت به بیشتر گازها نفوذپذیری دارند.»
این یافته‌ها نشان می‌دهد که پلیمر ۲DPA-1 می‌تواند نه‌تنها در صنعت فتوولتائیک، بلکه در طیف گسترده‌ای از کاربردهای عمرانی و صنعتی به‌عنوان یک پوشش فوق‌محافظتی مورد استفاده قرار گیرد.
