《朗缪尔》：新仿生技术让空气取水效率提高五倍

顾汉现

作者：Robert Cohen 来源：《朗缪尔》

发布时间：2013-9-3 15:16:44

新仿生技术让空气取水效率提高五倍

多年前，研究人员通过对存活于干旱和沙漠地区植物和动物的生存研究发现，这些生物体均具有从短暂飘过的雾气中获取水的能力。据此原理，过去17年来，许多从雾气中取水的装置纷纷被制造出来。但如何使这种装置的取水效率达到理想状态，仍然让人困惑。美国麻省理工学院（MIT）研究人员近日宣称，他们研究出一种新的雾气取水系统，可以将取水效率提高5倍以上。

从空气雾气中取水的基本原理是编织一张超大网络，让空气中的细小水珠遇到网线后凝聚成大水珠而被收集。MIT研究人员经过对比仿生研究发现，决定雾气取水效率的因素有三个，即网丝的粗细、网丝间距的大小和网丝表面的涂料。现有技术装置主要是由聚烯烃材料编织的网络，虽然此网编织起来简单易行而且价格便宜，但往往因为网丝过粗、网眼过大等，结果不理想，只能在轻雾状态下获得2%的取水率。

研究人员发现，有些沙漠昆虫（如南部非洲纳米布沙漠的甲壳虫）身体上雾气取水的网丝表面是坚硬的，这种具有渗透性功能的网状结构之所以具有很高的取水率，主要是因为风吹使雾珠围着网丝表面旋转而凝聚。他们因此采用比头发丝粗3到4倍的不锈钢作为网丝编织网络，网丝之间的缝隙约2倍于网丝，并在网丝表面涂上一种容易让水珠下沉的化学涂料，减少网丝交会角滞留现象发生，并让在网丝上形成的雾珠向下流进底部得到收集。这种称之为“雾珠采集系统”的垂直网丝结构，在轻雾条件下可以让系统获得10%以上的取水率，如果将网络叠加使用，还可以得到更大的取水率。

目前，该系统已经被安置在智利北部阿塔卡玛沙漠边缘的沿海山区，每平方米网格每天一般可以获得几升饮用水；在强风和空气湿度好的季节，每天甚至可以获得12升以上饮用水。

该研究成果发表于美国化学学会出版的最新一期《朗缪尔》在线版上。

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《朗缪尔》发表论文摘要（英文）：

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/la402409f?journalCode=langd5