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超聲波讓納米吸水材料“抖”出水來

2025-11-25 09:53:00 來源: 科技日報

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即便在沙漠這樣極端干旱的環境中,空氣里也蘊藏著看不見的水資源。特殊設計的吸附材料,可像海綿吸水一樣,從空氣中捕獲這些彌散的水分子。這類材料的精妙之處在于其納米級的多孔結構,甚至能選擇性吸附水分子,而將其他成分拒之門外,讓空氣中的濕氣穩穩地“鎖”在材料里。Xy7速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

科學家設計了一種超聲波系統,用于將大氣集水器中的水“抖”出來。圖片來源:美國麻省理工學院


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科學界這些年在不斷開發更強的吸濕“海綿”,其中就包括榮獲今年諾貝爾化學獎的金屬有機框架材料,它們是大氣取水技術的重要方向。Xy7速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

過去,把水從這些材料里取出來通常靠太陽曬,讓水蒸發、冷凝,再滴入收集容器。整個過程可能要幾個小時甚至幾天,效率低下。美國麻省理工學院的一組科學家們一直在研究如何加速這一過程,在一位研究超聲技術的同事加入團隊后,他們有了新的靈感。Xy7速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

超聲波是一種超過20千赫(每秒振動2萬次以上)的高頻聲波,人耳無法察覺,卻蘊含著巨大能量。科學家于是設想,利用超聲波把水“抖”出來。他們開發了一種超聲致動器,其核心裝置是一個扁平陶瓷環。通電后,陶瓷環高速振動,把水“抖”出來,并落入下方的收集容器里。結果顯示,無論空氣多干燥,材料吸了多少水,該裝置都能在幾分鐘內把水徹底“抖”出來。吸水材料干了,下一次吸水又能重新開始。一天里,這樣的循環能發生好多次,累積下來水量相當可觀。Xy7速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

這是什么原理呢?原來,當科學家把吸水材料放在這個裝置上時,超聲波以每秒2萬次以上的節奏拍打,水分子跟著節奏興奮地“抖動”,與材料之間“牽著的手”也漸漸松開,成了一顆顆小水珠,整個過程只要幾分鐘。經計算發現,與利用太陽熱量收集水的方法相比,這一超聲方法在相同材料上的取水效率提高了45倍。Xy7速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

未來,這樣的裝置可做成窗戶大小,一塊吸濕材料負責取水,旁邊的小型超聲器負責“抖”水。只需一塊小太陽能電池板供電,該裝置就能自動判斷材料是否吸滿了水,一旦吸滿了就振動,“抖”出水后再重新開始吸水。整個系統能在沒有河流、沒有井,甚至連海水都沒有的極端環境里,穩定地提供飲用水。Xy7速刷資訊——每天刷點最新資訊,了解這個世界多一點SUSHUAPOS.COM

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