11 月 19 日消息,科技媒体 interestingengineering 昨日(11 月 18 日)发布博文,报道称麻省理工学院(MIT)的工程师们研发出一种新型超声波设备,它能够高效、快速地从空气中提取清洁的饮用水。
这项技术的核心是一种被称为“大气集水”(AWH)的工艺,通过特殊的吸附剂材料捕获空气中的水分。然而,传统的大气集水系统在释放已捕获的水分时效率低下,通常依赖被动的太阳能加热,整个过程可能需要数十分钟甚至数小时。
MIT 团队为了解决这一瓶颈,用一种高频声学方法取代了缓慢的热力过程。他们设计的核心装置是一个超声波致动器,它能产生频率超过 20 千赫兹(即每秒 2 万次循环)的超声波。
研究发现,这种高频振动恰好能够破坏水分子与吸附剂之间的微弱化学键,从而将水分子从材料中“抖落”出来。该研究的第一作者 Ikra Iftekhar Shuvo 形象地比喻道:“水分子仿佛在与声波共舞,这种定向的扰动产生了动能,最终以水滴的形式被释放出来。”
该设备的设计精巧而高效。一个扁平的陶瓷环在施加电压后会产生高频振动,形成超声波场。陶瓷环的外圈则布有微小的喷嘴。当吸附剂中的水分子被振动“抖落”后,形成的水滴会通过这些喷嘴,被引导至位于振动环上下方的收集容器中。整个过程在数分钟内即可完成,实现了对水分的快速回收。
对比测试显示,与利用太阳能加热的传统方法相比,超声波设备在从同种材料中提取水分的效率上高出 45 倍。尽管该设备需要电源,但研究团队设想它可由一块小型太阳能电池驱动,从而实现能源自给。
尽管新系统需要电力驱动,但团队设想未来可由一块小型太阳能电池为其供电。这种设计使得系统能够自动化运行,当吸附剂吸满水分后自动激活,从而在一天内完成多次“吸附-抖落”的循环,大幅提升了单日总产水量。