麻省理工学院突破性超声波技术，让空气变湿，水提取速度提升45倍！

麻省理工学院的工程师们开发了一种新的快速方法，从类海绵的空气水收集（AWH）材料中提取干净的饮用水。

标准的AWH系统依赖于吸附剂——这些材料在从空气中吸收水分方面表现出色，但释放水分却很困难。通常，这些系统利用太阳的热量来蒸发捕获的水分，这个过程是被动的，可能需要很长时间。

“任何非常擅长捕获水分的材料都不愿意放弃这些水分。所以，你需要花费大量的能量和时间来把水从材料中提取出来，”麻省理工学院机械工程系的首席研究科学家斯维特兰娜·博里斯基娜说道。

麻省理工学院的团队用一种叫做超声波驱动器的设备替代了缓慢的热过程，采用了一种高频声学方法。

它利用超声波“震动”把水从吸附材料中释放出来。

有趣的是，这种方法能在几分钟内回收水，相比于热能设计需要的几十分钟或几个小时，这一方法有了显著的改进。

高频振动

超声波（或超声波波）被定义为频率超过20千赫（20,000次每秒）的声压波，这使得人类无法看到和听到。

研究发现，这些高频振动恰好在合适的频率下，使水分子从收集材料中震动释放出来。

该设备以高频率振动，发出精确调谐的超声波，震动水分子从而使其从吸附剂中释放。

“通过超声波，我们可以精确地打破水分子之间的弱键合和它们的所在位置，”研究的第一作者伊克拉·伊夫特卡尔·舒沃说。

“就像水在波浪中舞动，这种针对性的干扰产生了动量，释放了水分子，我们可以看到它们以水滴的形式抖动出来，”舒沃补充道。

在设备设计方面，水回收系统的核心是超声波激励器。

一个平坦的陶瓷环在施加电压时会产生高频振动。这个振动环被一个带有微小喷嘴的外环包围。

当水从材料（吸附剂）中被摇晃出来时，产生的水滴通过这些喷嘴落下，并被引导到位于振动环上下方的收集容器中。

效率提升了45倍

在使用直径约为四分之一的AWH材料样本进行的测试中，超声波设备成功地在短短几分钟内干燥了每个样本。

研究表明，超声波方法在去除吸附剂中的水分方面比使用太阳热的标准技术效率高出45倍。

虽然新系统需要电源，但团队设想它可以由一个小型太阳能电池供电。这一功能使得自动化系统能够在吸附剂满时自动激活，从而在一天内进行多次浸泡和摇晃。

研究人员设想了一种家庭规模的系统，大小大致相当于一个窗户，采用快速吸收材料和超声波激励器。

最终，这种快速循环系统可能会成为沙漠地区以及传统水源和海水淡化选项有限的地区的改变游戏规则的技术。