Các nhà khoa học thuộc Đại học Sydney (Úc) phối hợp cùng công ty khởi nghiệp Dewpoint Innovations vừa phát triển một loại vật liệu đặc biệt giống như sơn, có khả năng phản xạ tới 97% ánh sáng mặt trời. Nhờ vậy, loại vật liệu này có thể giúp giữ bề mặt mát hơn đến 6°C so với nhiệt độ môi trường, đồng thời thu được nước từ không khí mà không cần sử dụng năng lượng.

Công nghệ mới này được kỳ vọng vừa giúp giảm nhiệt đô thị, vừa tạo ra nguồn nước sạch bền vững. Đây được xem là hai vấn đề đang ngày càng cấp bách trong bối cảnh biến đổi khí hậu và khan hiếm nước toàn cầu.

Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Chiara Neto (Viện Nano và Trường Hóa học, Đại học Sydney) dẫn đầu đã phát triển một lớp phủ polymer xốp, phản xạ mạnh ánh sáng mặt trời và bức xạ nhiệt trở lại khí quyển. Nhờ đó, bề mặt được sơn luôn mát hơn môi trường xung quanh ngay cả dưới nắng gắt, tạo điều kiện để hơi nước trong không khí ngưng tụ thành giọt nước tương tự như cách gương trong phòng tắm đọng sương sau khi tắm nước nóng.

“Công nghệ này không chỉ giúp mở rộng hiểu biết về lớp phủ làm mát mà còn mở ra hướng đi cho các nguồn nước ngọt bền vững, chi phí thấp và phi tập trung, điều vô cùng cần thiết trong thời đại khí hậu khắc nghiệt”, Giáo sư Neto nhấn mạnh.

Kết quả thử nghiệm ngoài trời trong 6 tháng trên mái Trung tâm Khoa học Nano Sydney cho thấy, lớp phủ có thể thu được sương trong hơn 32% thời gian trong năm, và trong điều kiện tối ưu có thể thu hoạch tới 390 ml nước mỗi mét vuông mỗi ngày. Một bề mặt rộng 12 m² đủ để cung cấp lượng nước uống hàng ngày cho một người.

Công nghệ thân thiện môi trường

Khác với sơn trắng thông thường sử dụng các hạt titanium dioxide phản xạ tia cực tím, lớp phủ này được làm từ vật liệu xốp polyvinylidene fluoride-co-hexafluoropropene (PVDF-HFP) có độ phản xạ cao nhờ cấu trúc nano, không gây hại môi trường.

“Thiết kế của chúng tôi đạt được độ phản xạ cao thông qua cấu trúc xốp bên trong, tránh được nhược điểm môi trường của lớp phủ chứa sắc tố”, tiến sĩ Ming Chiu, tác giả chính của nghiên cứu và Giám đốc công nghệ Dewpoint Innovations, cho biết.

Ông cho biết lớp phủ này không chỉ phản xạ tốt năng lượng mặt trời mà còn giảm chói, mang lại sự thoải mái về thị giác và khả năng ứng dụng rộng rãi trong thực tế.

Trong suốt quá trình thử nghiệm, lớp phủ vẫn giữ hiệu quả ổn định dưới ánh nắng gay gắt của Úc, điều mà nhiều công nghệ tương tự trước đây không đạt được. Ngoài khả năng thu nước, vật liệu còn giúp giảm hiệu ứng đảo nhiệt đô thị, tiết kiệm điện năng cho điều hòa, đồng thời cung cấp nguồn nước bổ sung tại các khu vực khô hạn.

Giáo sư Neto cho rằng phát hiện này cũng phá vỡ quan niệm rằng sương chỉ hình thành ở vùng ẩm ướt: “Ngay cả ở những vùng khô hạn, sự gia tăng độ ẩm vào ban đêm vẫn đủ để sương hình thành. Đây không phải là thay thế mưa, mà là cách bổ sung nguồn nước khi các nguồn khác khan hiếm”.

Công ty Dewpoint Innovations hiện đang phát triển phiên bản sơn gốc nước có thể thi công dễ dàng bằng con lăn hoặc máy phun, nhằm thương mại hóa công nghệ này.

“Chúng tôi muốn biến phát minh này thành giải pháp có thể mở rộng, không cần năng lượng, giúp các mái nhà, công trình ở vùng sâu vùng xa trở thành nguồn nước sạch đáng tin cậy”. ông Perzaan Mehta, Giám đốc điều hành Dewpoint Innovations, chia sẻ.

Với hơn 2 triệu ngôi nhà ở Úc hiện đã có hệ thống thu nước mưa, Giáo sư Neto tin rằng mái nhà thu sương có thể trở thành phần bổ sung hoàn hảo. “Hãy tưởng tượng một mái nhà vừa tự làm mát, vừa tạo ra nước ngọt, đó chính là tiềm năng mà công nghệ này mang lại”, bà nói.

Công nghệ của nhóm Neto đã được Đại học Sydney cấp phép cho Dewpoint Innovations từ năm 2022. Việc thương mại hóa giúp đánh dấu một bước tiến quan trọng hướng tới các giải pháp xanh, tiết kiệm năng lượng và thích ứng khí hậu, với ứng dụng tiềm năng trong xây dựng, nông nghiệp, cộng đồng vùng xa và cơ sở hạ tầng đô thị.