Обща информация
Проектът „Биомиметични структурирани повърхности за улавяне на атмосферна вода“ се финансира от Фонд „Научни изследвания“ в рамките на Конкурс за финансиране на фундаментални научни изследвания – 2025 г. Изследванията са ориентирани към развитието на зелени и устойчиви технологии, насочени към адаптация към климатичните промени и устойчиво управление на водните ресурси.
Цели на проекта
Основната цел на проекта е провеждане на фундаментални научни изследвания върху улавянето на атмосферна вода като част от съвременните зелени и устойчиви технологии, отговарящи на глобалните предизвикателства, свързани с недостига на вода, климатичните промени и деградацията на екосистемите.
Проектът цели да изследва връзката между структура – свойства – ефективност на биомиметично структурирани повърхности на биополимерни материали, като се търси доближаване до термодинамичните граници на добив на вода от въздуха.
Основни научни дейности
Изследователската програма е фокусирана върху три взаимно допълващи се подхода:
Разработване и изследване на повърхности с редуващи се хидрофилни и хидрофобни зони, вдъхновени от биологични обекти (напр. Намибийския бръмбар и кактусови бодли), с цел оптимизиране на кондензацията и капковата динамика.
Създаване на фотонни структури с контролирана спектрална селективност, висока инфрачервена емисивност и отражение в слънчевия диапазон, за насърчаване на нощна кондензация.
Изследване на биополимерни хидрогелове с йерархична порьозна архитектура и функционализирани групи за ефективна абсорбция и контролирана десорбция на вода.
Методологично проектът комбинира фемтосекундно лазерно структуриране (субтрактивен подход) и електростатично разпръскване / принтиране (адитивен подход), както и комплексна морфологична, химична и оптична характеристика.
Очаквани резултати
Очакваните резултати от изпълнението на проекта включват:
Потенциални приложения и обществена значимост
Въпреки фундаменталния характер на изследванията, резултатите от проекта имат потенциал за бъдещо приложение в:
Работни пакети
Работен пакет 1: Административно управление и разпространение на резултати
Работният пакет е насочен към ефективното административно, финансово и организационно управление на проекта, както и към системното разпространение и популяризиране на научните резултати. Дейностите включват координация между партньорските организации, мониторинг на изпълнението спрямо работната програма и бюджета, както и осигуряване на съответствие с нормативните изисквания на Фонд „Научни изследвания“.
Паралелно с това се реализират дейности по научно и обществено разпространение на резултатите, чрез открити научни публикации, конференции, публично достъпни данни и интернет видимост, с акцент върху приноса на проекта към зелените и устойчиви технологии.
Работен пакет 2: Улавяне на мъгла чрез повърхност с контрастна омокряемост (FAWH)
Работният пакет е фокусиран върху фундаментални изследвания на улавянето на мъгла чрез биомиметично структурирани повърхности, вдъхновени от природни системи като Намибийския бръмбар и кактусови бодли. Ще се изследва ролята на редуването на хидрофилни и хидрофобни зони, микрорелефа и йерархичното структуриране върху процесите на кондензация, коалесценция и транспорт на водните капки. Целта е да се установят ключови структурни параметри, определящи ефективността на улавяне на вода от мъгла в контекста на зелени и устойчиви технологии.
Работен пакет 3: Улавяне на роса чрез пасивно радиативно охлаждане (RAWH)
Този работен пакет е насочен към изследване на радиативното охлаждане като механизъм за нощно улавяне на атмосферна вода под формата на роса. Ще се разработват и анализират фотонни и оптични структури с контролирани спектрални свойства, позволяващи ефективно топлоизлъчване към небето и потискане на слънчевото нагряване. Основният фокус е върху връзката между оптичните характеристики, температурното поведение и ефективността на кондензацията, като част от фундаменталните изследвания в областта на зелените технологии за пасивно охлаждане и водоулов.
Работен пакет 4: Спонтанно улавяне на водни пари чрез абсорбция (SAWH)
Работният пакет е посветен на фундаментални изследвания на сорбционното улавяне на водни пари чрез биополимерни хидрогелове с йерархична порьозна структура. Ще се анализира влиянието на химичния състав, функционалните групи и морфологията върху процесите на абсорбция и десорбция на водни молекули при различни условия на влажност и температура. Целта е да се изяснят физико-химичните механизми, определящи ефективността и цикличната стабилност на сорбционните материали, с оглед на бъдещи устойчиви решения за улавяне на атмосферна вода.
Проектът се финансира от Фонд „Научни изследвания“
Конкурс за финансиране на фундаментални научни изследвания – 2025 г.
Тип изследвания: фундаментални
Базова организация: Институт по физика на твърдото тяло „Акад. Георги Наджаков“ – БАН
Ръководител на проекта: доц. д-р Георги Петков Янков
Научен екип:
доц. д-р Екатерина Иванова Йорданова, учен
гл. ас. д-р Виктория Тодорова Атанасова, постдокторант
инженер електроник Радостин Стефанов Стефанов
асистент магистър Мария-Габриела Венциславова Желева, млад учен
магистър Спас Димитров Керимов, докторант
технически изпълнител Ева Калоянова Тарълова, студент
Партньорска организация: Институт по оптически материали и технологии “Акад. Йордан Малиновски” - Българска академия на науките
гл. ас. д-р Георги Цветанов Маринов, постдокторант
доц. д-р Катерина Лазарова, учен
Проф. д-р Юлиан Загранярски, учен
техник физик Кетрин Павлова, студент
