Hệ thống Siêu âm MIT Rút Nước Uống Từ Không Khí Trong Thời Gian Kỷ Lục

Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) đã công bố một hệ thống tiên tiến sử dụng sóng siêu âm để khai thác nước uống từ độ ẩm không khí với tốc độ chưa từng có, một bước đột phá được ghi nhận vào năm 2025. Công nghệ này được kỳ vọng sẽ thay đổi cơ bản việc tiếp cận nguồn nước sạch, đặc biệt tại các khu vực khô hạn nơi tài nguyên nước tự nhiên khan hiếm.

Phương pháp mới này rút ngắn đáng kể quy trình Thu hoạch Nước trong Khí quyển (AWH) từ hàng giờ hoặc nhiều ngày xuống chỉ còn vài phút, cung cấp một giải pháp thiết thực cho các cộng đồng đang đối mặt với tình trạng thiếu nước. Nhóm nghiên cứu người Mỹ, do Tiến sĩ Svetlana Boriskina thuộc Khoa Kỹ thuật Cơ khí của MIT dẫn dắt, đã kết hợp các nguyên tắc của AWH với một cơ chế mới: áp dụng siêu âm để giải phóng nhanh chóng hơi nước bị giữ lại bởi các vật liệu hút ẩm chuyên dụng. Nhóm đã công bố những phát hiện chi tiết này vào ngày 18 tháng 11 năm 2025, trên tạp chí khoa học Nature Communications.

Thiết bị thử nghiệm được cấu thành từ một bộ truyền động siêu âm bằng gốm, có khả năng rung động ở tần số siêu âm khi được cung cấp năng lượng điện. Những dao động cơ học này phá vỡ các liên kết yếu giữa các phân tử nước và bề mặt vật liệu hút ẩm (sorbent), khiến các giọt nước tách ra và chảy vào một bộ phận thu gom. Nhóm nghiên cứu tuyên bố rằng nguyên mẫu này hiệu quả hơn khoảng 45 lần trong việc giải phóng nước đã thu giữ so với các phương pháp bay hơi truyền thống dựa vào nhiệt mặt trời. Sinh viên tốt nghiệp Ikra Iftekhar Shuvo, đồng tác giả nghiên cứu, giải thích rằng siêu âm ở tần số phù hợp có thể phá vỡ chính xác các liên kết yếu này, khiến nước như thể đang “nhảy múa” với sóng và giải phóng các phân tử nước thành giọt.

Các hệ thống AWH cổ điển thường dựa vào việc làm mát không khí hoặc sử dụng các vật liệu hút ẩm, nhưng việc giải phóng nước thường đòi hỏi năng lượng mặt trời và một khoảng thời gian đáng kể. Đổi mới của MIT, nơi nước được “lắc” ra khỏi vật liệu bằng cơ học, cho phép các chu kỳ hấp thụ-giải phóng diễn ra nhanh chóng, nhân lên sản lượng hàng ngày của thiết bị. Các thử nghiệm trong buồng có độ ẩm khác nhau đã chứng minh rằng các mẫu vật liệu hút ẩm bão hòa trở nên hoàn toàn khô ráo chỉ trong vài phút sau khi kích hoạt sóng siêu âm.

Một hạn chế cố hữu của phương pháp này là yêu cầu phải có nguồn điện, không giống như các hệ thống thụ động chỉ dựa vào ánh nắng mặt trời. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu, bao gồm cả sinh viên Ikra Iftekhar Shuvo, đã đề xuất tích hợp thiết bị này với một tế bào quang điện nhỏ. Tế bào quang điện này không chỉ cung cấp năng lượng mà còn có thể hoạt động như một cảm biến để phát hiện khi nào vật liệu hút ẩm đã bão hòa, cho phép tự động hóa chu trình. Tiến sĩ Boriskina hình dung một hệ thống gia đình thực tế có thể bao gồm một vật liệu hấp thụ nhanh và một bộ truyền động siêu âm, mỗi bộ có kích thước bằng một cửa sổ, hoạt động theo chu kỳ nhiều lần trong ngày.

Nghiên cứu này nhận được sự hỗ trợ một phần từ Phòng thí nghiệm Hệ thống Nước và Thực phẩm Abdul Latif Jameel của MIT và Quỹ Zuckerman STEM MIT-Israel. Tiến sĩ Boriskina nhấn mạnh tính linh hoạt của hệ thống, lưu ý rằng nó tương thích với hầu hết các vật liệu hút ẩm hiện có, mang lại tiềm năng to lớn cho các khu vực có nguồn nước hạn chế.