رنگ پلیمری دانشگاه سیدنی: بازتاب ۹۷٪ نور خورشید و برداشت آب از هوا

پژوهشگران دانشگاه سیدنی با توسعه یک پوشش پلیمری انقلابی شبیه به رنگ، راهکاری دوگانه برای مقابله با بحران‌های جهانی کمبود آب و گرمایش زمین ارائه کرده‌اند. این فناوری نوآورانه نه تنها ساختمان‌ها را به طور چشمگیری خنک می‌کند، بلکه مستقیماً آب شیرین را از رطوبت هوا برداشت می‌کند و آماده ورود به فاز تجاری است.

عملکرد دوگانه: دفع حرارت و تولید آب

این پوشش جدید پتانسیل بالایی در کاهش دمای ساختمان‌ها و تأمین بخشی از نیازهای آبی مناطق خشک دارد. در آزمایش‌های انجام شده، رنگ پلیمری توانست تا ۹۷ درصد نور خورشید را بازتاب دهد و دمای فضای داخلی را تا ۶ درجه سانتی‌گراد خنک‌تر از هوای بیرون نگه دارد. این میزان بازتاب نور، آن را به یکی از مؤثرترین مواد خنک‌کننده موجود تبدیل می‌کند.

تفاوت‌های ساختاری با رنگ‌های خنک‌کننده سنتی

برخلاف رنگ‌های سفید خنک‌کننده معمولی که معمولاً حاوی رنگدانه دی‌اکسید تیتانیوم هستند، پوشش دانشگاه سیدنی قدرت خود را از ساختار فیزیکی منحصربه‌فردش می‌گیرد. عملکرد این پوشش بر دو اصل اساسی استوار است:

• ساختار متخلخل: این پوشش از ماده‌ای به نام PVDF-HFP ساخته شده است و دارای ساختاری متخلخل در مقیاس میکروسکوپی است. این حفره‌های هوای کوچک، نور خورشید را در همه جهات پراکنده کرده و بازتاب حداکثری را تضمین می‌کنند.
• ایجاد میعان: خنک‌شدن سطح سقف به دلیل بازتاب بالای نور، شرایطی ایده‌آل برای میعان ایجاد می‌کند. رطوبت موجود در هوا، درست مانند بخار آب روی یک آینه سرد، روی این سطح متراکم شده و به قطرات آب شیرین تبدیل می‌شود.
• هدایت آب: یک لایه رویی صاف بر روی پوشش، به قطرات آب متراکم‌شده کمک می‌کند تا به سمت سیستم جمع‌آوری هدایت شوند.

ظرفیت تولید آب: ۳۹۰ میلی‌لیتر در هر مترمربع

نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد که این رنگ در شرایط بهینه می‌تواند روزانه تا ۳۹۰ میلی‌لیتر آب در هر مترمربع برداشت کند. اگرچه این مقدار در نگاه اول کم به نظر می‌رسد، اما محاسبات نشان می‌دهد که یک بخش ۱۲ متر مربعی از سقف می‌تواند روزانه حدود ۴.۷ لیتر آب تولید کند. این سیستم به عنوان مکمل جمع‌آوری آب باران طراحی شده و برای جمع‌آوری شبنم به همان سیستم‌های معمول جمع‌آوری آب باران نیاز دارد.

این فناوری راهکاری مکمل برای جمع‌آوری آب باران است و می‌تواند در دوره‌های بدون بارندگی نیز به تأمین آب کمک کند.

آزمایش موفقیت‌آمیز ۶ ماهه در فضای باز

برای اطمینان از دوام و عملکرد این پوشش، یک آزمایش ۶ ماهه در فضای باز بر روی سقف ساختمان «مرکز نانوعلوم سیدنی» انجام شد. پنل‌های پوشش داده شده با این رنگ نصب شدند و داده‌ها به صورت دقیقه‌به‌دقیقه جمع‌آوری شد.

یافته‌های این آزمایش طولانی‌مدت بسیار امیدوارکننده بود:

1. مقاومت بالا: پوشش در برابر آفتاب شدید استرالیا مقاومت خوبی نشان داد و هیچ نشانه‌ای از تخریب یا کاهش عملکرد در طول شش ماه مشاهده نشد.
2. پتانسیل شبنم‌گیری: در بیش از ۳۲ درصد از روزهای سال امکان جمع‌آوری شبنم وجود داشت، که نشان می‌دهد می‌توان در دوره‌های خشک و بدون بارندگی نیز به برداشت آب ادامه داد.

این پژوهش پیشگامانه در ژورنال Advanced Functional Materials منتشر شده است.