رنگی که ضمن انسداد نور خورشید، از هوا آب می‌گیرد!

به گزارش ایسنا، رنگ سقفی که بتواند خانه شما را خنک کند و آب شیرین را مستقیماً از هوا جذب کند، حتما گزینه جذابی است. این گزینه اکنون در دسترس است، زیرا دانشمندان در حال افزایش تولید نوع جدیدی از پوشش رنگ‌مانند هستند که سقف را از اشعه خورشید محافظت می‌کند و شبنم‌ها را از سطح آن جمع می‌کند.

به نقل از آی‌ای، محققان دانشگاه سیدنی و استارت‌آپ تجاری «Dewpoint Innovations» یک پوشش پلیمری نانومهندسی شده ایجاد کرده‌اند که نه تنها تا ۹۷ درصداز اشعه خورشید را منعکس می‌کند، بلکه به طور غیرفعال آب را نیز جمع‌آوری می‌کند.

این پوشش در آزمایش‌ها توانست دمای داخل خانه را تا ۶ درجه سانتی‌گراد خنک‌تر از هوای بیرون نگه دارد. این اختلاف دما منجر به چگالش بخار آب روی سطح (مانند بخارگرفتگی روی یک آینه سرد) می‌شود و قطرات آب را به طور مداوم تولید می‌کند.

در آزمایش‌هایی که روی سقف مرکز علوم نانو سیدنی انجام شد، این پوشش بیش از 30 درصد از سال، شبنم‌ها را به خود جذب کرد و روزانه تا 390 میلی‌لیتر آب در هر متر مربع تولید کرد. این مقدار ممکن است زیاد به نظر نرسد، اما یک بخش 12 متر مربعی از سقف می‌تواند در شرایط بهینه حدود 4.7 لیتر آب در روز تولید کند.

بیشتر خانه‌ها سقف بسیار بزرگتری از 12 متر مربع دارند. وب‌سایت شرکت Dewpoint می‌گوید: روی یک سقف مسکونی متوسط می‌توانید انتظار داشته باشید که روزانه آب کافی برای تأمین نیازهای اولیه آب شما وجود داشته باشد. توجه داشته باشید که این علاوه بر آب بارانی است که جمع‌آوری می‌کنید، زیرا برای جمع‌آوری شبنم به یک سیستم جمع‌آوری آب باران معمولی نیاز دارید.

برای مثال در سیدنی، با فرض میانگین بارندگی سالانه حدود ۱ متر، کارخانه منبع‌سازی به ما می‌گوید که می‌توانیم انتظار داشته باشیم حدود ۶ برابر بیشتر از میعان، آب باران جمع‌آوری کنیم، اما این معادله قطعاً در مناطق خشک‌تر بسیار متفاوت خواهد بود.

کیارا نتو(Chiara Neto)، استاد موسسه نانو و دانشکده شیمی دانشگاه سیدنی و سرپرست این تحقیقات گفت: این فناوری نه تنها علم پوشش‌های خنک‌کننده سقف را پیشرفت می‌دهد، بلکه دریچه‌ای به سوی منابع پایدار، کم‌هزینه و غیرمتمرکز آب شیرین می‌گشاید که نیازی حیاتی در مواجهه با تغییرات اقلیمی و کمبود فزاینده آب است.

این تیم اخیراً یک آزمایش شش ماهه در فضای باز را به پایان رسانده است که در آن پنل‌هایی با پوشش پلیمری رنگ‌مانند روی سقف ساختمان مرکز علوم نانو سیدنی نصب شده‌اند. در طول این دوره، داده‌های دقیقه به دقیقه در مورد توانایی‌های خنک‌کنندگی و جمع‌آوری آب این پوشش جمع‌آوری شد و مشخص شد که شبنم می‌تواند بیش از ۳۲ درصد از سال جمع‌آوری شود که نشان می‌دهد می‌توان در دوره‌های بدون باران، آب را از هوا جمع‌آوری کرد.

علاوه بر این، این پوشش در برابر آزمایش چالش‌برانگیز آفتاب شدید استرالیا مقاومت کرد و هیچ نشانه‌ای از تخریب در طول شش ماه نشان نداد.

بیشتر رنگ‌های سفید تجاری، به ویژه آنهایی که برای دیوارها و سقف‌های خارجی طراحی شده‌اند از دی‌اکسید تیتانیوم به عنوان رنگدانه اصلی استفاده می‌کنند که نور فرابنفش خورشید را منعکس می‌کنند. با این حال، اگرچه این پوشش جدید ممکن است روی سطح، مانند رنگ سفید به نظر برسد، اما قدرت محافظت در برابر آفتاب را از طریق ساختار خود به دست می‌آورد. این پوشش متخلخل از «پلی‌وینیلیدین فلوراید-کو-هگزافلوئوروپروپن»(PVDF-HFP) ساخته شده است، بنابراین خورشید را از طریق منافذ میکروسکوپی منعکس می‌کند.

این حفره‌های هوای کوچک، نور خورشید را در همه جهات بدون تابش خیره‌کننده و بدون نیاز به مواد شیمیایی جاذب فرابنفش که می‌توانند به مرور زمان تخریب شوند، پراکنده می‌کنند. نتیجه یک نوار خودخنک‌کننده و مقاوم در برابر آب و هوا است که توانست عملکرد بالای خود را در طول مرحله طولانی آزمایش حفظ کند.

دکتر مینگ چیو(Ming Chiu)، نویسنده اصلی این مطالعه و مدیر ارشد فناوری شرکت «Dewpoint Innovations» گفت: طراحی ما از طریق ساختار متخلخل داخلی خود به بازتاب بالایی دست می‌یابد و بدون معایب زیست‌محیطی پوشش‌های مبتنی بر رنگدانه، دوام بالایی را ارائه می‌دهد.

وی افزود: ما با حذف مواد جاذب اشعه فرابنفش بر محدودیت سنتی در بازتاب نور خورشید غلبه می‌کنیم و در عین حال از تابش خیره‌کننده از طریق بازتاب پراکنده جلوگیری می‌کنیم. این تعادل بین عملکرد و راحتی بصری، ادغام آن را آسان‌تر کرده و برای کاربردهای دنیای واقعی جذاب‌تر است.

قطرات آب روی سطح پوشش تشکیل می‌شوند و به لطف روکش صاف آن، به سمت یک نقطه جمع‌آوری می‌غلتند. این تیم معتقد است که مناطق جمع‌آوری بزرگ می‌توانند آب را برای باغبانی، سیستم‌های مه‌پاشی برای خنک‌سازی یا حتی استفاده در تولید هیدروژن فراهم کنند.

«نتو» می‌گوید: در حالی که شرایط مرطوب ایده‌آل است، شبنم می‌تواند حتی در مناطق خشک و نیمه‌خشک که رطوبت شبانه افزایش می‌یابد، تشکیل شود. این موضوع، جایگزین بارندگی نیست، بلکه برای تأمین آب در جایی و زمانی که منابع دیگر محدود می‌شوند، مکمل آن است.

برخلاف بسیاری از موادی که در مرحله توسعه گیر می‌کنند، این نوآوری در حال حاضر در حال توسعه است.

پرزان مهتا(Perzaan Mehta)، مدیرعامل شرکت «Dewpoint» می‌گوید: ما مفتخریم که با دانشگاه سیدنی همکاری می‌کنیم تا این پیشرفت در جمع‌آوری غیرفعال آب از جو را از طریق پوشش‌های پیشرفته مبتنی بر رنگ به واقعیت تبدیل کنیم. این یک راه‌حل مقیاس‌پذیر و بدون انرژی است که پشت‌بام‌ها و زیرساخت‌های دورافتاده را به منابع قابل اعتماد آب پاک تبدیل می‌کند و به حل یک چالش فوری زمان ما کمک می‌کند.

در حالی که این فناوری هنوز در مراحل اولیه خود است، تیم تحقیقاتی آن اطمینان دارد که به زودی شاهد عرضه تجاری آن خواهیم بود.

«نتو» در پایان گفت: سقف‌هایی را تصور کنید که نه تنها خنک‌تر می‌مانند، بلکه آب شیرین خود را نیز تولید می‌کنند. این وعده این فناوری است.

این پژوهش در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است.