MIT 發明「水搖杯」 從空氣震出飲用水

【文‧黃嬿】

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。 

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。

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