Цивилизация
Статья об этом удивительном материале, созданном исследователями из Политехнического университета (Нидерланды) совместно с коллегами из Гонконгского политехнического университета, будет опубликована в февральском номере журнала Advanced Materials.
Обработка сводится к покрытию ткани губкообразной пленкой из полимера под названием PNIPAAm — сокращение от не менее головоломного названия Poly(N-isopropylacrylamide). Особенность этого полимера в том, что, пока окружающая температура не превышает 34 градусов Цельсия, он очень гигроскопичен. Но стоит температуре превысить этот предел, он становится водоотталкивающим, и вся накопленная в хлопке вода стремительно выбрасывается наружу, причем, как утверждают разработчики, это очень чистая вода.
Немаловажно, что этот процесс может повторяться множество раз.
Впервые этот полимер был синтезирован еще в 50-х годах прошлого века. С самого начала его термочувствительность привлекала ученых множеством возможных практических применений. Ему прочили будущее в транспортировке нуклеиновых кислот, доставке лекарств к больному органу и т. п., но почему-то никто не подумал о самой очевидной функции этого теплового переключателя — впитывателя-выталкивателя воды.
Впрочем, в прошлом году швейцарские специалисты из высшей технической школы в Цюрихе приблизились к такому решению — они предложили покрывать полимером PNIPAAm крыши домов.
Во время дождя такая крыша впитывала бы воду, а когда дождь кончится и ее начнет нагревать солнце, вода выделялась бы, забирая с собой солнечное тепло. Этот кондиционер, охлаждающий дома без электричества, очень мог бы пригодиться в странах с жарким климатом. Но куда более острую проблему снабжения водой — скажем, в условиях пустыни — он не решал. Этот же материал ночью может набирать воду из тумана, а днем отдавать ее страждущим — и растениям, и людям. Его также можно использовать в качестве источника чистой воды в условиях горной местности.
По словам Катарины Эстевес, ведущего исследователя из Эйндховена, одно из главных преимуществ такого водонакопителя — его невысокая стоимость.
Сама хлопковая ткань стоит недорого, синтез полимера тоже экономически необременителен, и обработка хлопка с его помощью повышает стоимость нового материала не больше чем на 12%.
Следует признать, что мелкоячеистые структуры для набора воды из тумана уже существуют и даже используются в сельскохозяйственных целях в ряде горных и засушливых регионов — они постепенно наращивают на своей поверхности капли, которые затем падают на землю или в контейнер. Но их работа основана совсем на другом принципе и, в частности, для них необходим сильный ветер. В случае покрытого полимером хлопка никакой ветер не нужен, вдобавок хлопковые волокна из такого материала можно выкладывать непосредственно на поверхность, нуждающуюся в воде, например, на землю полей.
Исследователи предлагают также целый набор других применений их хлопкового водосборника — тенты для туристических лагерей, которые набирали бы воду из ночного тумана, и даже спортивные куртки, избавляющие атлетов от собственного пота.
Исследователи продолжают работу над своим изобретением. Они пытаются увеличить количество впитываемой хлопком воды и надеются снизить температуру переключения полимера из гигроскопичного в гидрофобное состояние.