По мере ускорения глобальной индустриализации разливы нефти и сброс нефтесодержащих сточных вод представляют собой растущую угрозу для водных экосистем и здоровья человека. Существующие способы очистки (сжигание, химические диспергаторы, механическое удаление нефти) неэффективны, дороги и сами загрязняют среду.
Ученые из Хубэйского университета и Уханьского технологического университета разработали новые «умные» материалы для очистки воды. В отличие от прежних решений с фиксированными свойствами, эти материалы могут менять свои характеристики в ответ на внешние воздействия — например, температуру, свет, pH или электричество.
Такие материалы умеют переключаться между режимами «удаления масла» и «удаления воды». Например, термочувствительные мембраны отделяют масло от воды с эффективностью более 97,8% — они работают по‑разному при 25°C и 45°C; губки, реагирующие на pH, выдерживают 1000 циклов сжатия и очищают воду с эффективностью 99,9%; фоточувствительные мембраны фильтруют воду и разлагают органические красители; электрически чувствительные материалы меняют свойства за секунды при напряжении всего 15 В.
Кроме того, новые материалы могут самоочищаться: они генерируют активные формы кислорода, которые разрушают загрязнения, — благодаря этому время восстановления сокращается с 4,14 минуты до 0,93 минуты.
В будущем ученые планируют развивать три направления: создавать самовосстанавливающиеся структуры без фтора, наладить непрерывное производство с помощью 3D‑печати и рулонного нанесения покрытий, а также интегрировать искусственный интеллект для более точного управления процессами. Эти инновации могут стать основой для высокоэффективных и экологичных систем очистки воды следующего поколения.
Ранее Наука Mail рассказывала о парадоксе LEGO: как борьба за экологию может вредить природе.
