麻省理工学院利用超声波技术显著提升空气制水效率

麻省理工学院（MIT）的研究团队于2025年取得一项重要进展，开发出一种基于超声波的创新系统，能够以创纪录的速度从空气中提取饮用水，尤其适用于极度干旱的地区。这项技术的核心突破在于，它将传统大气取水（AWH）过程的数小时乃至数天的时间，大幅缩短至数分钟，为缺水社区提供了新的解决方案。

该技术由麻省理工学院机械工程系的斯韦特兰娜·博里斯金娜（Svetlana Boriskina）领导，它结合了既有的AWH原理与一种新型的释放机制：利用超声波快速促使被吸附材料中捕获的水蒸气脱离。研究人员于2025年11月18日在《自然通讯》（Nature Communications）期刊上详细阐述了其研究成果。实验原型机采用了一个陶瓷致动器，该部件在接收电能后以超声波频率高速振动，从而迅速瓦解水分子与吸附剂表面之间的结合键，使水滴得以脱离并流入收集装置。

研究团队测算，该原型机在释放捕获水分方面的效率比传统的太阳能热蒸发方法高出约45倍。传统AWH系统通常依赖空气冷却或吸附剂，但水分释放过程往往需要依赖太阳能并耗费大量时间。麻省理工学院的创新之处在于，通过机械“震动”的方式物理性地驱离水分，实现了快速的吸收-释放循环，显著提高了设备的日产水量。在不同湿度的实验舱内测试显示，饱和的吸附剂样品在超声波激活后，仅需数分钟即可完全干燥。

这种非热力学方法的一个固有优势是能效的显著提升，其水提取能耗甚至可以低于水的蒸发焓，这打破了传统热蒸发技术的能量效率热力学极限，使大规模采用大气取水技术在经济上更具可行性。尽管该方法需要电力供应，研究人员，包括研究生伊克拉·伊夫特哈尔·舒沃（Ikra Iftekhar Shuvo），提出了将该装置与小型光伏电池集成的方案。该光伏电池不仅可作为能源，还能充当传感器，用于检测吸附剂何时饱和，以实现循环的自动化控制。

麻省理工学院将此技术视为解决干旱地区家庭用水问题的潜在途径。设想是构建一个尺寸与窗户相当的紧凑型系统，使其能够每日多次循环收集水分，为基本生活需求提供持续供应。研究员斯韦特兰娜·博里斯金娜强调，该系统能够与市面上大多数现有吸附剂材料相匹配，这为水资源受限的地区，如墨西哥的奇瓦瓦沙漠和索诺拉沙漠，带来了新的应用潜力。