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MIT 發明「水搖杯」,從空氣震出飲用水

科技新報

更新於 2025年11月21日12:04 • 發布於 2025年11月21日11:50

全球暖化蒸發地球的水分,使大氣愈來愈潮濕,家用除濕機累積的水可以再利用,但不能喝。麻省理工學院(MIT) 工程師設計一種利用振動陶瓷環的「水搖杯」,可比其他類似機制以更快的速度,從潮濕空氣中製取潔淨飲用水。

即使在沙漠環境中,空氣中也存在一定程度的濕度,只要使用合適的材料,就能吸收並擠出這些濕度,製成乾淨的飲用水。近年來,科學家已經開發出一系列極具前景的海綿狀材料,用於這種「大氣水收集」。

但從這些材料中回收水分通常需要加熱,而且耗時較長,傳統的熱力製水系統則需要數十分鐘甚至數小時,MIT 工程師開發一種新的更高效的材料,以超音波振動方式來析出飲用水。

超音波震出水

開發團隊使用的材料是一種超音波致動器,由一個扁平的陶瓷環組成,振動時會吸收電能。研究團隊發現,這種振動可以破壞水分子與吸附劑之間微弱的結合力,當超音波作用於扁平陶瓷環和整個系統時,環內的水分子會鬆動,並以水滴的形式滴落,在幾分鐘內產生潔淨的飲用水。

陶瓷環外還有一個帶有許多小孔的環,這些小孔引導水滴流入位於裝置上下方的收集容器中。當吸附劑位於環的上方時,超音波會穿過吸附劑,迫使水向下流入小孔,最終匯聚成可供使用者立即飲用的水。

MIT 工程師們在實驗中,使用硬幣大小的吸附劑,他們將每塊吸附劑分別放入濕度不同的濕度箱中,使材料能夠吸收水分。當吸附劑吸滿水後,他們將其放置在超音波致動器上。啟動致動器後,陶瓷環內的水會鬆動,並以水滴的形式滴落,產生潔淨的飲用水。測試結束後,吸附劑小塊是乾燥狀態,可重複上述循環。

耗電量極低

超音波方法的效率是加熱方法的45 倍,因此吸附劑可以在一天內多次吸收和釋放水分。不過這項設計與基於熱的設計不同,該裝置需要電源,但研究團隊表示,裝置耗電量極低,小型太陽能電池即可為陶瓷環供電。他們還提出,同一顆太陽能電池還可以監測吸附劑中的水分,並在吸附劑吸滿水分時自動啟動,實現白天持續吸收和釋放飲用水的循環。

研究團隊預期,未來家用版本的實際應用可以做到窗戶大小,一塊吸附劑面板可以吸收水分並轉化為飲用水。一旦實現,這種升級後的空氣水提取系統,就能幫助那些不依賴湖泊、河流或海洋等水源,因而無法穩定取得飲用水的社區。作者表示,「人們一直在尋找從大氣中收集水的方法,這對於沙漠地區和連海水都無法淡化的地區來說,可能是一個重要的水源。」該研究已刊登在《自然通訊》期刊。

(首圖來源:MIT)

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