Международная группа ученых представила сверхлегкий аэрогель на основе оксида графена с добавлением кальциевых ионов. Материал предназначен для добычи питьевой воды из влажного воздуха даже в засушливых регионах.

Ученые интегрировали ионы кальция в слои оксида графена, создав новый пористый материал, который заметно превосходит по водопоглощению отдельные компоненты. Сам по себе оксид графена и кальций образуют прочные водородные связи с молекулами воды. В сочетании они не просто суммируют эти свойства, а образуют укрепленную сеть связей, способную втягивать в три раза больше влаги, чем вес самого аэрогеля.

Для усиления пористости аэрогель изготовили методом глубокой сушки, получив структуру с микроскопическими порами. Такой «губчатый» материал поглощает влагу быстрее и эффективнее, а при нагревании до около 50 °C отдает накопленную жидкость без значительных энергозатрат.

Разработка опирается на сочетание лабораторных испытаний и сложного компьютерного моделирования, проведенного на суперкомпьютере Австралийской национальной вычислительной инфраструктуры. Расчеты помогли понять на молекулярном уровне, как взаимодействуют кальций и графен, и оптимизировать пористость аэрогеля под максимальное водопоглощение.

Хотя технология находится на этапе фундаментальных исследований, промышленные партнеры уже приступили к созданию опытных образцов. В дальнейшем инженеры планируют испытать прототипы в полевых условиях — в засушливых регионах Австралии и других стран, где доступ к чистой воде ограничен. Такая система не требует сложной инфраструктуры: достаточно камеры с увлажненным воздухом и минимального подогрева для получения питьевой воды.