麻省理工學院超音波技術大幅加速空氣中飲用水萃取效率

麻省理工學院（MIT）的研究團隊於2025年取得一項重大進展，開發出一套創新的超音波系統，能夠在極短時間內從空氣中提取可飲用的純水，即使在極度乾燥的地區也適用。此項技術標誌著大氣取水（Atmospheric Water Harvesting, AWH）領域的突破，因其將傳統上耗費數小時甚至數天的水氣捕獲與釋放過程，大幅縮短至僅需數分鐘。

這項技術由麻省理工學院機械工程系的首席研究科學家Svetlana Boriskina領導，研究生Ikra Iftekhar Shuvo為主要貢獻者之一。他們將AWH的既有原理與一種利用超音波快速釋放被吸附材料中水蒸氣的新機制相結合。團隊將研究成果詳細記錄於2025年11月18日發表於《自然通訊》（Nature Communications）的論文中，為全球水資源短缺問題提供了一種新的回收途徑。

該實驗裝置的核心是一個陶瓷致動器，通電後會以超音波頻率高速振動。這種高頻脈衝被精確調校，能有效打斷水分子與吸附劑表面之間的微弱鍵結，使水滴迅速脫離材料並流入收集器中。研究人員的計算顯示，與傳統依賴太陽熱能蒸發的方式相比，此超音波設計在從相同材料中釋放捕獲水分時，效率高出45倍，顯著提升了每日的產水量。

傳統的AWH系統多半依賴空氣冷卻或使用吸附劑，但水氣的釋放過程通常需要耗費大量的太陽能和時間，因為材料本身具有很強的吸水性，不易釋放水分。MIT的創新在於透過物理性的「震動」驅動水分子脫離，實現快速的吸收與釋放循環，這使得系統能在單日之內完成多次取水循環。研究人員在不同濕度條件下測試，飽和的吸附劑樣本在超音波啟動後僅數分鐘內即可完全乾燥。

此技術的一個潛在考量是需要穩定的電力來源來驅動超音波致動器。然而，研究人員提出了將此裝置與小型光伏電池整合的設想，該電池不僅能供電，還可兼作感測器，偵測吸附劑飽和狀態以實現循環的自動化控制。Boriskina強調，此裝置的優勢在於其高度的互補性，幾乎可作為任何現有吸附劑材料的附加組件，這賦予了它在水資源受限地區的巨大應用潛力。

麻省理工學院預想的實用化系統可能是一個約與窗戶大小相當的緊湊裝置，能夠每日多次收集並釋放水分，確保基本生活所需的水源持續供應。這種基於超音波的快速釋放機制，有望改變許多社區獲取安全飲用水的困境，特別是那些缺乏海水淡化資源的地區，提供了一種快速且高效的回收途徑。