Інженери з Техаського університету в Остіні розробили куртку, яка збирає питну воду безпосередньо з повітря. Ця технологія може принести користь усім, хто проводить багато часу в місцях з обмеженим доступом до питної води, від любителів піших прогулянок, кемпінгу та бігу до сільськогосподарських робітників, співробітників екстрених служб та солдатів.
"Збір води з повітря зазвичай представляється як стаціонарний пристрій, такий як коробка, панель або великий сорбентний шар", - говорить Гуйхуа Ю, професор кафедри машинобудування імені Уокера та Техаського інституту матеріалів при Інженерній школі Кокрелла та один з керівників нового дослідження, опублікованого в журналі Science Advances. "Тут ми хотіли переосмислити форму технології. Якщо сама тканина може збирати воду з повітря, це відкриває новий напрямок для забезпечення особистого та портативного доступу до води".
Текстиль, вбудований у куртку, збирає вологу та спрямовує її до знімних збірних блоків. Ці блоки поміщаються у складний колектор та нагріваються для отримання води.
Куртка виробляла від 400 до 900 мілілітрів питної води щодня, що становить приблизно від 14 до 30 унцій, залежно від рівня вологості повітря.
Порівняно з традиційними матеріалами для збирання води, текстиль продемонстрував від трьох до десяти разів покращення в масштабі. Зосередившись на волокнах, а не на створенні ще одного громіздкого пристрою, дослідники подолали поширену проблему у цій галузі.
"Важливе досягнення тут полягає в тому, що команда не просто створила ще один матеріал, який поглинає воду", – сказав Кіт Джонстон, співавтор та професор кафедри хімічної інженерії ім. Маккетти в Інженерній школі Кокрелла. — "Вони розробили шлях для швидкого переміщення води з пари в повітрі до рідини на поверхні волокна, а потім до текстилю. Саме ця конструкція дозволяє матеріалу працювати не тільки в невеликому лабораторному експерименті, а й у натільній системі".
Дослідники розглядають можливості застосування цієї технології не лише в одязі, а й у рюкзаках, наметах, аварійних укриттях та іншому спорядженні для активного відпочинку, дозволяючи предметам, які люди носять із собою щодня, збирати вологу з повітря. Незабаром вони планують використовувати цю технологію у різних видах активного відпочинку, для проведення польових робіт у віддалених районах, реагуванні на стихійні лиха та забезпечення доступу до води у посушливих чи слаборозвинених регіонах. Підрозділ університету з комерціалізації досліджень Discovery to Impact подав заявку на патент на цю технологію.
Робота з текстилем з'явилася на тлі того, що інший пристрій тієї ж дослідницької групи дозволив зібрати рекордну кількість питної води з повітря в спекотному, посушливому кліматі пустелі Чіуауа в Нью-Мексико і в більш вологому кліматі Остіна, продемонструвавши реальний потенціал використання атмосферної вологи для розв'язання проблеми нестачі води.
У ході випробувань дослідники збирали 1,3 літра чистої води на день як у посушливих, так і напіввологих районах. Це еквівалентно 4,3 літра води на кілограм вологоуловлювальних матеріалів на день, що більше, ніж у будь-якої іншої дослідницької групи.
"Це великий крок на шляху до практичного збору атмосферної води", - сказав Вейсінь Гуань, один з провідних авторів нової статті, опублікованої в журналі Nature Water. "Ця мета розроблялася роками, від молекулярного проєктування до реальної експлуатації, і особливо важливо бачити, як всі ці елементи нарешті об'єдналися в готову до використання в польових умовах систему".
В основі пристрою лежить спеціально розроблена гідрогелева тканина, виготовлена з матеріалів, отриманих із біомаси. Тканина поглинає вологу з повітря, а потім вивільняє її при нагріванні сонячним світлом, тому вода може конденсуватися і збиратися.
Регіони, де пристрій повинен показати найкращі результати, збігаються з багатьма районами світу, що найбільше відчувають дефіцит води, включаючи частини Північної Африки, Близького Сходу, Південної Азії та країн Африки на південь від Сахари. Це робить цю технологію особливо перспективною як децентралізоване розв'язання проблеми водопостачання для віддалених населених пунктів, служб екстреного реагування та інших місць, де традиційні системи водопостачання важко побудувати або обслуговувати.
Цей пристрій є частиною більш масштабного винаходу команди AirGel, який завоював головний приз у категорії для випускників Національного конкурсу винахідників серед студентів коледжів 2025 року.
