面对全球气候变暖带来的严峻挑战,清洁饮用水的获取已成为许多地区亟待解决的核心难题。虽然大气水收集系统已投入应用,但传统技术受限于水分释放缓慢,往往依赖太阳能加热蒸发,耗时数小时,严重制约了产水效率。为突破这一瓶颈,麻省理工学院(MIT)科研团队开发出一款新一代大气水发生器,创新性地引入超声波技术,实现了水分的快速释放。
该系统的核心在于由MIT机械工程系研究员Svetlana Boriskina及其同事集成的超声波致动器。该装置能产生超过20千赫兹的高频振动,这种人耳无法察觉的声波直接作用于吸湿材料中水分子与吸附位点之间的结合力。正如该研究的首席作者、MIT博士生Ikra Iftekhar Shuvo所比喻的,这相当于让水分子在声波中“起舞”,剧烈的振动迅速将水分子从材料中剥离并转化为可收集的液滴。
这项突破性成果已于2025年11月18日发表在《自然·通讯》期刊上。实验数据显示,超声波驱动的大气水收集器效率较传统太阳能热驱动系统提升了45倍。这一性能飞跃意味着系统能够实现全天候(24/7)连续产水,不再受昼夜交替或光照条件的限制。此外,该超声波致动器兼容多种吸湿材料,具备极强的通用性,可直接集成到现有的大气水收集设备中。
在能源供应方面,原型机采用了一个在电流作用下产生振动的扁平陶瓷环。虽然该装置需要外部电源,但研究人员指出,小型光伏太阳能模块产生的能量足以驱动超声波模块。这种设计不仅降低了能耗门槛,还为实现系统自动化运行、最大化产水效率提供了可能。该技术有望彻底改变干旱及缺水地区的供水格局,使家庭级连续饮用水供应成为现实。
对于中国而言,这一技术路线在解决局部干旱地区饮水安全及应急供水方面具有极高的参考价值,特别是在光伏资源丰富的西部区域,结合高效吸湿材料,有望构建出低成本、高能效的分布式净水新范式。