Ученые разработали новаторское покрытие, похожее на краску, способное собирать воду непосредственно из атмосферы, одновременно снижая температуру поверхности. Эта технология, результат сотрудничества между Сиднейским университетом и стартапом Dewpoint Innovations, представляет собой потенциальное решение проблемы нехватки воды и смягчения последствий городского теплового острова, особенно в регионах, пострадавших от последствий изменения климата.
Как работает покрытие: пассивное охлаждение и конденсация воды
Покрытие, изготовленное из пористого полимера под названием поливинилиденфторид-со-гексафторпропен (PVDF-HFP), использует уникальный механизм пассивного охлаждения. Оно отражает до 97% солнечного света и эффективно излучает тепло в окружающий воздух, поддерживая температуру поверхности на 6 градусов Цельсия ниже температуры окружающей среды. Этот охлаждающий эффект создает условия, благоприятные для конденсации атмосферного водяного пара, подобно тому, как пар конденсируется на зеркале в ванной комнате.
Потенциал устойчивого сбора воды
«Эта технология не только продвигает науку о покрытиях для прохладных крыш, но и открывает дверь для устойчивых, недорогих и децентрализованных источников пресной воды — критической потребности в условиях изменения климата и растущего дефицита воды», — объяснила профессор Чиара Нето из Сиднейского университета.
Результаты полевых испытаний
Шестимесячное полевое исследование, проведенное на крыше Научного центра нанотехнологий Сиднея, продемонстрировало эффективность покрытия. Исследователям удалось собирать росу более 32% дней в году, что указывает на надежный и предсказуемый источник воды даже в отсутствие дождя. При оптимальных условиях покрытие может собирать до 390 мл воды с квадратного метра в день — достаточно для удовлетворения ежедневной потребности одного человека в питьевой воде на поверхности площадью 12 квадратных метров.
Ключевые преимущества по сравнению с традиционными белыми красками
В отличие от традиционных белых красок, которые полагаются на ультрафиолетовые отражающие пигменты, такие как диоксид титана, это пористое покрытие достигает высокой отражающей способности благодаря своей внутренней структуре. «Наш дизайн обеспечивает высокую отражающую способность благодаря своей внутренней пористой структуре, обеспечивая долговечность без экологических недостатков покрытий на основе пигментов», — сказал доктор Мин Чью, главный технологический директор Dewpoint Innovations. Исключив ультрафиолетовые поглощающие материалы, технология преодолевает ограничения в солнечной отражающей способности, избегая бликов за счет рассеянного отражения — создавая визуально комфортное и практичное решение.
Надежная работа и широкий спектр применения
Команда исследователей тщательно отслеживала работу покрытия в ходе испытаний, записывая данные ежеминутно и подтверждая его надежность при воздействии палящего австралийского солнца без деградации. Помимо сбора воды, покрытие имеет потенциал для разнообразных промышленных применений: обеспечение водой для скота, поддержка садоводства ценных растений, улучшение охлаждения за счет распыления и даже помощь в производстве водорода.
Решение проблемы городского тепла и расширение возможностей
Эта инновационная технология выходит за рамки сбора воды. Охлаждающий эффект покрытия потенциально может снизить эффект городского теплового острова и снизить потребление энергии на кондиционирование воздуха. Важно, что исследование ставит под сомнение предположение о том, что сбор росы ограничен влажным климатом. «Дело не в замене дождя, а в его дополнении — предоставлении воды там и когда другие источники становятся ограниченными», — отметила профессор Нето.
Выводы команды, опубликованные в журнале Advanced Functional Materials, подчеркивают значительный шаг к климатически устойчивым решениям в области водоснабжения и устойчивым стратегиям охлаждения.
Это новое покрытие, похожее на краску, является практичным решением, которое может решить проблемы нехватки воды и повышения температуры в городских районах — значительный шаг на пути к устойчивому развитию.
