从空气中“凭空”取水的机器

百科   2024-08-20 19:37   甘肃  

在沙漠中生存的一大问题是缺水。当然即便在干旱的沙漠里,空气中也是有水蒸气的,只不过人不能靠喝水蒸气活着。


空气中的水分子是可以吸附在物体表面上的,然而这一过程是可逆的,所以物体表面是抓不住水分子的。


但是如果一个物体的表面积特别大的话,那么水分子就会“流连忘返”,一直处在吸附-解离-吸附-解离的过程中,也就无法逃离这个物体的表面了。


美国犹他大学的工程研究人员Sameer Rao的最新研究,就利用了这一原理。他设计的装置能够从空气中“吸”出液体水来,即便在干旱的沙漠中也能工作。


研究者使用一种称为金属有机骨架的特殊吸湿材料。这种材料的特点有两个。首先,它们的内部充满了分子级别的孔道和表面,因此拥有巨大的内部表面积。


研究者表示,重量仅为一克的这种材料内部就会有跟两个足球场一样大的表面积。在这种情况下,没有水分子能够逃离,而是一直被困在吸附-解离的循环里。


而第二个特点就是,这种材料的专一性特别高,只吸附水分子,而不吸附别的物质。这样一来,就可以保证水的纯净程度,可以直接饮用。


到这里还有一个小问题需要解决。这些水分子被困在了材料里不假,但是怎么把它们取出来呢?


科研人员另外引入了一个小型加热装置,对这种材料加热,其中的水分子就获得了足够的能量,能够挣脱材料的束缚,于是就形成液态的水流了出来。


在概念验证实验中,这一装置的原型机实现了每公斤吸附材料每天生产5升水的目标。由于该装置的体积与15升水相当,也就是说,三天之后,这一装置所能提供的水就比与机器同体积的包装饮用水更多了。


举例来说,如果你打算在沙漠里穿行4天,那么带这台机器就比直接带水要更划算一些。


目前,收集大气水分的技术层出不穷,但目前还没有哪项技术能够用于干旱环境。研究者相信,这项发明能够为生活在干旱地区的人们提供更多的清洁饮用水。👽




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