Учёные из Университета Сиднея совместно со стартапом Dewpoint Innovations создали необычное покрытие, которое не просто отражает солнечные лучи, но и добывает воду прямо из воздуха. Новая наноинженерная полимерная краска способна отражать до 97 % солнечного излучения и при этом пассивно собирать влагу, образующуюся на её поверхности в виде росы.
Как это работает
Принцип действия покрытия напоминает эффект запотевшего зеркала — разница температур между прохладной поверхностью и тёплым воздухом заставляет водяной пар конденсироваться. Испытания показали, что обработанные участки крыши оставались до 6 °C холоднее, чем окружающий воздух.
Эта разница создаёт идеальные условия для образования капель влаги, которые скатываются по гладкой поверхности в сборный резервуар. На крыше Sydney Nanoscience Hub покрытие собирало росу более чем трети дней в году, производя до 390 мл воды с квадратного метра ежедневно. Казалось бы, немного, но если покрыть 12 м² крыши — это уже почти 5 литров воды в день. Для дома с большой площадью кровли этого достаточно, чтобы покрыть базовые бытовые нужды — особенно в сочетании с системой сбора дождевой воды.
Структура вместо пигментов
Большинство «холодных» красок отражают солнечный свет с помощью диоксида титана — белого пигмента, который со временем теряет эффективность. Новое покрытие работает иначе: оно сделано из пористого полимера PVDF-HFP (поливинилиденфторида-гексафторпропилена).
Его микроскопические воздушные полости рассеивают свет во всех направлениях, обеспечивая высокую отражающую способность без использования химических УФ-поглотителей. Такое решение не только предотвращает ослепляющий блеск, но и делает покрытие долговечным и устойчивым к выгоранию.
«Мы добились высокой отражающей способности за счёт внутренней структуры материала, — поясняет соавтор исследования, технический директор Dewpoint Innovations доктор Минг Чиу. — Это позволяет избежать экологических недостатков пигментных покрытий и при этом сохранять визуальный комфорт».
Практическое применение
Получаемая вода может использоваться для орошения, систем увлажнения, охлаждения или даже в процессе производства водорода. Хотя влажные условия повышают эффективность сбора влаги, технология работает и в засушливых регионах, где ночная влажность повышается.
«Мы не пытаемся заменить дождь, — отмечает профессор Кьяра Нето, руководитель проекта из Сиднейского университета. — Наша цель — дополнить природные источники воды, особенно там, где их не хватает».
Главное отличие этой разработки от множества лабораторных экспериментов в том, что она уже выходит за рамки исследований. Dewpoint Innovations работает над водно-дисперсионной версией краски, которую можно будет наносить обычным валиком или распылителем.
«Мы создаём масштабируемое, энергонезависимое решение, способное превратить крыши и удалённые объекты в источники чистой воды», — говорит генеральный директор Dewpoint Перзаан Мехта.
Исследователи уверены: коммерческая версия появится в ближайшие годы. И тогда, возможно, фраза «крыша под дождём» обретёт новый смысл — ведь она сможет сама производить воду, даже в сухую погоду.
Описание разработки опубликовано в журнале Advanced Functional Materials.
