Ученые создали «умную» краску, которая охлаждает здания и добывает воду из воздуха
Исследователи разработали новый тип материала, который может пассивно охлаждать здания и собирать воду непосредственно из воздуха, причем без каких-либо энергозатрат. Разработанное учеными из Сиднейского университета и стартапа Dewpoint Innovations полимерное покрытие, созданное с помощью нанотехнологий, похожее на краску, может помочь в решении проблем глобальной нехватки воды и охлаждения зданий, сокращая потребность в энергоемких системах кондиционирования.
Пористое полимерное покрытие отражает до 97 процентов солнечного света и излучает тепло в воздух, сохраняя температуру поверхностей до шести градусов ниже температуры окружающего воздуха даже под прямыми солнечными лучами. Исследовательская группа подчеркивает, что этот процесс создает идеальные условия для конденсации атмосферного водяного пара в капли на более холодной поверхности, подобно тому, как пар конденсируется на зеркале в ванной комнате.
Как заявила профессор Нето из Наноинститута и Школы химии Сиднейского университета, эта технология не только продвигает науку о покрытиях для «холодных крыш», но и открывает путь к созданию устойчивых, недорогих и децентрализованных источников пресной воды, что является критически важной потребностью в условиях изменения климата и растущей нехватки водных ресурсов.
В ходе шестимесячного исследования, проведенного на крыше Сиднейского научного центра, конденсат можно было собирать в течение в 32% случаев от общего периода наблюдений в течение года, что может обеспечить устойчивые и предсказуемые поставки воды даже в периоды без дождей. Согласно пресс-релизу, в оптимальных условиях покрытия могут собирать до 390 миллилитров воды на квадратный метр в день — этого достаточно, чтобы поверхность площадью 12 квадратных метров обеспечивала ежедневные потребности в питьевой воде одного человека.
Доктор Минг Чиу, ведущий автор исследования и технический директор Dewpoint Innovations, пояснил, что высокая отражательная способность дизайна покрытия достигается за счет его внутренней пористой структуры, что обеспечивает долговечность без экологических недостатков, присущих пигментным покрытиям. Устранение материалов, поглощающих ультрафиолет, позволяет преодолеть традиционный предел солнечной отражательной способности, одновременно избегая бликов благодаря рассеянному отражению. Этот баланс между производительностью и визуальным комфортом облегчает интеграцию технологии и делает ее более привлекательной для реального применения.
Команда также провела шестимесячные испытания на открытом воздухе, фиксируя данные об охлаждении и сборе воды поминутно, и подтвердила стабильную работу покрытия без признаков деградации под палящим австралийским солнцем, в то время как аналогичные технологии, как было показано, быстро разрушаются. Исследователи отметили, что помимо сбора воды эти покрытия могут помочь снизить эффект городского теплового острова, уменьшить потребность в энергии для кондиционирования воздуха и обеспечить климатически устойчивые источники воды в регионах, сталкивающихся с усилением жары и нехваткой воды. Эта работа также оспаривает предположение о том, что сбор росы эффективен только во влажном климате.
Команда также подчеркнула, что для внедрения открытия из лаборатории на крыши компания Dewpoint Innovations в настоящее время разрабатывает рецептуру краски на водной основе, которую можно наносить с помощью обычных валиков или распылителей. Генеральный директор Dewpoint Innovations Перзаан Мехта заявил, что компания гордится партнерством с Сиднейским университетом, чтобы воплотить этот прорыв в области пассивного сбора атмосферной воды в жизнь с помощью передовых красочных покрытий, представляя собой масштабируемое, не требующее энергии решение, которое превращает крыши и удаленную инфраструктуру в надежные источники чистой воды.
Исследование, в журнале Advanced Functional Materials, демонстрирует, что покрытия функциональны, надежны и пригодны для длительного использования на открытом воздухе. Эта технология также может способствовать развитию покрытий для «холодных крыш» и обеспечению устойчивых, децентрализованных и недорогих источников воды из атмосферы.