Вода из воздуха стала реальностью: российские учёные создали уникальный композит

Учёные из нескольких ведущих российских университетов создали композитный материал, который способен «собирать» воду прямо из воздуха. Новинка работает по естественному циклу: ночью активно поглощает влагу, а днём — под воздействием солнечного тепла — полностью её отдаёт. Разработка основана на древесной целлюлозе и может использоваться в системах автономного водоснабжения. Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers.

Как работает уникальный материал

В основе композита лежит микрофибриллированная целлюлоза — тончайшие волокна древесной массы, формирующие прочный пористый каркас. Такая структура обеспечивает огромную площадь поверхности и высокую способность впитывать водяной пар.

Чтобы материал стал ещё прочнее, исследователи нанесли на волокна тонкую плёнку полистирола. В итоге получилась лёгкая матрица, устойчивая к нагрузке свыше 30 килограммов и способная удерживать большое количество влаги. Благодаря сложной системе пор — от крупных до микроскопических — новый композит поглощает воду значительно быстрее аналогов.

Кроме того, материал дополнительно пропитали ионной жидкостью BMIMCl. Это решение увеличило объём удерживаемой влаги и позволило избавиться от типичной проблемы гигроскопичных составов — протечек. Учёные закрепили соли CaCl₂ и LiCl прямо внутри структуры, что полностью исключило «выпотевание».

Эффективность подтверждена: до 2,5 литра в час на квадратный метр

Первые полевые испытания показали впечатляющие результаты. По расчётам команды, установка, созданная на основе нового композита, может производить до 2,5 литров воды на квадратный метр материала всего за час.

Ночью композит активно впитывает влагу, поскольку воздух становится более насыщенным. Днём структура нагревается под прямыми солнечными лучами, и уже в течение шести часов отдаёт собранную воду в виде пара. Для этого достаточно температуры около 60 °C, которая достигается естественным образом — линза фокусирует солнечный свет на светопоглощающем слое.

Полученный пар легко конденсируется в чистую питьевую воду. Более того, цикл можно повторять многократно: материал не деформируется и не теряет эффективности.

Полностью автономная установка без углеродного следа

Разработка превращена в готовую установку, которая может обеспечить водой сельскохозяйственные хозяйства, небольшие поселения или мобильные объекты. Она не нуждается ни в электричестве, ни в топливе — система работает только за счёт природных суточных колебаний влажности и солнечной энергии.

Таким образом, технология остаётся полностью экологичной: нет выбросов углекислого газа, а сырьё для композита — древесная целлюлоза — является возобновляемым ресурсом. Его можно получать прямо на деревообрабатывающих предприятиях, что дополнительно снижает себестоимость.

Где такая система может быть особенно полезна

По словам исследователей, установка способна помочь регионам, где жаркий климат сочетается с высокой влажностью воздуха, но доступ к пресной воде ограничен. Среди таких территорий — южные регионы России, включая Краснодарский край, Астраханскую область и Крым.

Кроме сельского хозяйства, технология может использоваться:

• в автономных поселениях и фермах,

• на удалённых объектах нефтегазовой отрасли,

• в мобильных медицинских и гуманитарных миссиях,

• в качестве резервного источника воды.

Впереди — новые разработки

Команда продолжает совершенствовать технологию. Учёные планируют создать новые версии композита. Эти версии будут обладать ещё более высокой влагопоглощающей способностью. Также они намерены расширить возможные сценарии применения. Эксперты уверены, что такие материалы могут изменить подход к водоснабжению. Это особенно актуально для регионов с нестабильными климатическими условиями.