Các nhà nghiên cứu từ Đại học Sydney và công ty khởi nghiệp Dewpoint Innovations, phát triển loại vật liệu mới, giống sơn polymer được chế tạo bằng công nghệ nano, có thể làm mát các tòa nhà và thu giữ nước trực tiếp từ không khí, giúp giảm nhu cầu sử dụng các hệ thống tiêu tốn nhiều điện năng.
Lớp phủ polymer xốp này phản xạ tới 97% ánh sáng mặt trời, giúp bề mặt mát hơn không khí xung quanh tới 6 độ, ngay cả dưới ánh nắng trực tiếp. Nhóm nghiên cứu cho hay, quá trình này tạo ra điều kiện lý tưởng để hơi nước trong khí quyển ngưng tụ thành các giọt nước trên bề mặt, giống như cách hơi nước ngưng tụ trên gương phòng tắm của bạn.
Trong nghiên cứu kéo dài 6 tháng, thực hiện trên mái của Trung tâm khoa học nano Sydney, hơi nước có thể được thu thập hơn 32% thời gian trong năm, giúp cung cấp nguồn nước bền vững và dự đoán được ngay cả thời kỳ không có mưa. Trong điều kiện tối ưu, lớp phủ có thể thu thập tới 390 ml nước/m2 mỗi ngày.
Thiết kế của nhóm nghiên cứu đạt được độ phản xạ cao nhờ cấu trúc xốp bên trong, mang lại độ bền mà không có nhược điểm về môi trường của lớp phủ gốc sắc tố, Tiến sĩ Ming Chiu, tác giả chính của nghiên cứu và giám đốc công nghệ của Dewpoint Innovations, cho biết.
Bằng cách loại bỏ các vật liệu hấp thụ tia UV, nhóm nghiên cứu vượt qua giới hạn truyền thống về độ phản xạ ánh sáng mặt trời, đồng thời tránh hiện tượng chói lóa do phản xạ khuếch tán. Sự cân bằng giữa hiệu suất và sự thoải mái khi nhìn, giúp việc tích hợp dễ dàng hơn cho các ứng dụng sơn phủ thực tế.
Nhóm nghiên cứu cũng tiến hành thử nghiệm ngoài trời kéo dài 6 tháng, ghi lại dữ liệu làm mát và thu thập nước từng phút, xác nhận hiệu suất mạnh mẽ mà không bị suy giảm dưới ánh nắng gay gắt ở Australia. Trong khi các công nghệ tương tự được chứng minh là nhanh chóng xuống cấp.
Nhóm nghiên cứu nhấn mạnh, ngoài thu thập nước, lớp phủ này có thể giúp giảm hiệu ứng đảo nhiệt đô thị, giảm nhu cầu tiêu thụ điện cho máy điều hòa không khí, cung cấp nguồn nước chống chọi với biến đổi khí hậu ở các khu vực phải đối mặt với tình trạng căng thẳng về nước và nhiệt độ đang gia tăng.
Nghiên cứu này cũng thách thức giả định, việc thu thập hơi nước chỉ hiệu quả ở vùng khí hậu ẩm ướt. Nhóm nghiên cứu cũng cho hay, để đưa khám phá từ phòng thí nghiệm ra ứng dụng thực tế, Dewpoint Innovations đang phát triển công thức sơn gốc nước, có thể thi công bằng con lăn hoặc máy phun thông thường.
Đây là giải pháp không tốn năng lượng, có thể mở rộng quy mô, giúp biến mái nhà và cơ sở hạ tầng vùng sâu, vùng xa thành nguồn nước sạch đáng tin cậy, giúp giải quyết một thách thức cấp bách của thời đại chúng ta. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Advanced Functional Materials.
