最新の科学的予測によると、2050年までに世界の都市人口のほぼ半分が清潔な飲料水を欠く可能性があり、この数字は2016年と比較して50%増加しています。コーネル大学の研究者たちは、意外な解決策を模索しています。それは、世界で最も深い黒色の羽毛を持つ同種の深黒鳥類の羽毛からインスパイアを受けたものです。コーネル大学の人間中心設計学助教授ラリッサ・シェパード（Larissa Shepherd）が率いるチームは、驚くべき発見を示しました。ドーパミン染色された羊毛、特に壮麗なライフルバードからインスパイアを受けた超黒バージョンは、太陽光を利用して海水を浄化することができるのです。
この研究は、シェパードの応答的衣服デザインラボで働いていた朴圭仁（Kyuin Park）が主導し、『Advanced Science』誌に発表されました。
ドーパミンはメラニンにインスパイアされたポリマーであり、メラニンは貝類に深い色を与える色素です。この化合物は他の材料と強く結合し、近赤外光を吸収して直接熱に変換します。シェパードのラボは以前、ドーパミン染色された羊毛を利用し、プラズマエッチングによって生成された光捕獲ナノファイバーを組み合わせて、ライフルバードの羽毛を模倣した記録的な超黒材料を製造しました。この研究では、チームは同じ材料を異なる問題、すなわち海水淡化に応用しました。彼らは、インターフェイシャルソーラー蒸気生成（interfacial solar vapor generation）と呼ばれる技術を使用し、特別な材料を水中に部分的に浸し、太陽光でその表面を加熱して直接蒸気に変換しました。
その蒸気は後に凝縮して飲料水になり、元の塩分はほとんど残ります。
コーネル大学の研究が海水淡化に新たな解決策を提供
シェパードは、羊毛の生分解性がこの方法を多くの既存の淡化材料と区別する要因であると述べています。プラスチックベースのシステムとは異なり、羊毛は時間とともに分解する際にマイクロプラスチックや他の持続的な残留物を残しません。研究者たちは、三つの羊毛構造の三つの物理的配置での性能をテストしました。水面に平らに置かれた水平型、一側が垂直の型、そして両側が垂直の型で、後者は鏡を使用して材料の両面を同時に照らしました。検証の結果、両側垂直配置の性能が最も良好であり、この配置の超黒染色羊毛は、1平方メートルあたり毎時2.43キログラムの水を捕獲しました。
ドーパミン染色の羊毛のみを使用した場合、追加の超黒処理なしで、1平方メートルあたり毎時2.21キログラムに達しました。これらの二つの数字は、従来の水平蒸発設置のほぼ二倍です。
さらに、この材料は塩分汚染に対しても抵抗力があり、これは太陽淡化システムの一般的な故障点です。研究は、10時間連続で運転しても塩分の蓄積が性能を妨げないことを示しました。シェパードによれば、得られた水の塩分レベルは世界保健機関の飲料水基準を大幅に下回っています。シェパードは、ドーパミンのみを使用した羊毛がすでに良好な性能を示しているため、追加のプラズマエッチングステップが常に追加の努力に値するわけではないと指摘しました。超黒効果を得るにはこの追加ステップが必要ですが、彼女は年間を通じての運用期間中に、この追加の蒸発増加が価値があるかもしれないと述べました。
基本的なドーパミン処理が整った後、超黒染色は比較的控えめな追加ステップです。今後の研究では、雨水や廃水に対して染色羊毛技術を直接テストし、浄化水の収集を実際に行うための設計を改善する予定です。