Новая краска способна охлаждать здания и извлекать воду из воздуха

Новости МирТесен

Новый материал, способный пассивно охлаждать здания и извлекать воду из атмосферы без использования энергии, был создан учеными. Полимерное покрытие, разработанное специалистами из Сиднейского университета и стартапа Dewpoint Innovations, использует нанотехнологии и по своей структуре напоминает краску. Эта разработка может оказаться полезной в решении задач, связанных с глобальным дефицитом воды и необходимостью охлаждения зданий, поскольку она позволяет уменьшить зависимость от энергозатратных систем кондиционирования.

Покрытие из пористого полимера способно отражать до 97% солнечного света и выделять тепло в атмосферу. Это позволяет поддерживать температуру поверхности на 6 градусов Цельсия ниже, чем температура окружающей среды, даже при воздействии прямых солнечных лучей. Ученые отмечают, что благодаря этому создаются оптимальные условия для конденсации влаги из воздуха в виде капель на охлажденной поверхности, аналогично образованию конденсата на зеркале в ванной.

По словам профессора Нето из Наноинститута и Школы химии Сиднейского университета, данная технология не только способствует развитию науки о покрытиях для «холодных крыш», но и позволяет создавать доступные, долговечные и децентрализованные системы получения пресной воды, что крайне необходимо в связи с изменением климата и дефицитом водных ресурсов.

В течение полугодового исследования, проводившегося на крыше Сиднейского научного центра, конденсат удавалось собирать в 32% случаев от общего времени наблюдений за год. Это позволяет гарантировать стабильные и прогнозируемые поставки воды даже в отсутствие осадков. Как указано в пресс-релизе, при благоприятных условиях покрытия способны собирать до 390 миллилитров воды на квадратный метр ежедневно — этого объема достаточно, чтобы поверхность площадью 12 квадратных метров ежедневно обеспечивала потребности в питьевой воде одного человека.

По словам Минга Чиу, ведущего автора исследования и технического директора Dewpoint Innovations, высокая отражательная способность покрытия обусловлена его внутренней пористой структурой, что гарантирует долговечность и отсутствие экологических проблем, характерных для пигментных покрытий. Отказ от компонентов, поглощающих ультрафиолет, позволяет обойти традиционное ограничение солнечной отражательной способности, при этом избегая появления бликов благодаря рассеянному отражению. Такая комбинация эффективности и визуального комфорта упрощает внедрение технологии и делает ее более востребованной для практического использования.

В ходе шестимесячных полевых испытаний команда собирала данные об охлаждении и сборе воды с периодичностью в минуту, что позволило убедиться в стабильной работе покрытия и отсутствии признаков его разрушения под воздействием интенсивного австралийского солнечного излучения. В отличие от этого, аналогичные технологии, по имеющимся данным, демонстрируют быстрый износ. Специалисты подчеркнули, что, помимо сбора воды, такие покрытия способны уменьшить эффект городского теплового острова, сократить потребность в энергии для кондиционирования воздуха и обеспечить климатически устойчивые источники воды в регионах, где наблюдается усиление жары и дефицит водных ресурсов. Данное исследование также опровергает мнение о том, что сбор росы является эффективным только в условиях высокой влажности.

В настоящее время компания Dewpoint Innovations работает над составом краски на водной основе, которую можно наносить с помощью стандартных валиков или распылителей, чтобы внедрить разработанное в лаборатории открытие. По словам генерального директора Dewpoint Innovations Перзаан Мехты, компания гордится сотрудничеством с Сиднейским университетом, благодаря которому прорыв в области пассивного сбора влаги из воздуха будет реализован с помощью современных красочных покрытий. Это масштабируемое и не требующее энергозатрат решение позволит превращать крыши и удалённые объекты инфраструктуры в надёжные 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.