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.
Пористое полимерное покрытие способно отражать до 97 процентов солнечного излучения и отдавать тепло в атмосферу, что позволяет поддерживать температуру поверхностей на 6 градусов Цельсия ниже температуры окружающей среды, даже при воздействии прямых солнечных лучей. Ученые отмечают, что данный механизм создает 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, разработанная технология не только способствует развитию науки о покрытиях для «холодных крыш», но и создает возможности для производства устойчивых, доступных и децентрализованных источников пресной воды. Это особенно важно в связи с изменением климата и растущей дефицитом водных ресурсов.
В течение полугодового исследования, которое проводилось 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 каждый квадратный метр ежедневно — этого объема достаточно, чтобы поверхность в 12 квадратных метров ежедневно обеспечивала питьевой водой одного человека.
Доктор Минг Чиу, главный автор исследования и технический директор Dewpoint Innovations, отметил, что высокая отражающая способность покрытия обусловлена его внутренней пористой структурой. Это обеспечивает долговечность и позволяет избежать экологических проблем, свойственных пигментным покрытиям. Исключение веществ, поглощающих ультрафиолет, позволяет выйти за рамки традиционных ограничений солнечной отражающей способности, при этом блики минимизируются благодаря рассеянному отражению. Такой баланс между эффективностью и визуальным комфортом способствует внедрению технологии и делает ее более востребованной для практического использования.
В ходе шестимесячных полевых испытаний команда фиксировала данные об охлаждении и сборе воды с периодичностью в минуту, что позволило подтвердить устойчивую работу покрытия без каких-либо признаков разрушения под воздействием интенсивного австралийского солнечного излучения. В отличие от этого, другие подобные технологии демонстрируют быструю деградацию. Ученые подчеркнули, что, помимо сбора воды, эти 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 влаги. Кроме того, эта работа опровергает устоявшееся мнение о том, что сбор росы эффективен исключительно во влажных климатических условиях.
Сотрудники команды отметили, что для переноса разработки из лаборатории на крышу, компания Dewpoint Innovations в настоящее время работает над составом краски на водной основе, которую можно наносить традиционными валиками или распылителями. Генеральный директор Dewpoint Innovations Перзаан Мехта выразил гордость партнерством с Сиднейским университетом, благодаря которому инновационная технология пассивного сбора влаги из воздуха будет реализована с помощью современных красочных покрытий. Это масштабируемое и энергонезависимое решение позволит превращать крыши и удаленные объекты инфраструктуры 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.