昌海

空气中水资源丰富

位于南美洲国家智利的阿塔卡马沙漠是世界上最干旱的地区之一，据记录，这里曾长达400多年没有下过雨，年平均降水量不足0.1毫米。

然而，这么干旱的地区，仍有生命存在，一些植物能够从雾气中、空气中捕捉微量的水分，化为己用。一些小动物也能够直接从空气中获取水分，如生活在沙漠中的纳米布沙漠甲虫，它们利用自身翅膀的特殊纹理，将空气中的水分收集起来。

其实，我们的大气中所含的淡水资源是丰富的，不仅是雾、云，无处不在的空气中也有许多水分子的存在，只不过肉眼看不见罢了。据计算，全球大气的含水量是地球上所有河流总量的8倍。虽然空气中含有这么多水分，但只有一部分的植物和动物能够直接从空气中获取水分。如果人类也能够拥有这种特殊技能，该有多好。这样一来，不就解决干旱地区的用水问题了吗？

所以近几十年来，科学家们一直在研究从空气中获取淡水的方法。全球各国的科学家采用了不同的方法试图从空气中获取水资源，比如日本科学家设计的“人造山脉”降雨法，俄罗斯科学家运用喷雾机降雨法等，但这些方法都耗资耗能，难以商业化。因此科学家开始研究低能耗且成本低的方法。

太阳能装置空气中取水

2017年，美国麻省理工学院和加利福尼亚大学伯克利分校的研究人员共同研制了一种仅利用太阳就能从空气中吸取水资源的新装置。

这个装置运用了一种金属有机框架材料，金属有機框架材料是一种新型材料，是一种有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机-无机杂化材料。这个装置分为上中下三部分，上方是冷凝器，中间是金属有机框架，下方为太阳能电池板加热器。金属有机框架能够吸附空气中的水蒸气，底部的太阳能电池板负责加热，使金属有机框架材料吸附的水蒸气受热上升至最上方的冷凝器中凝结成液态小水滴，再滴入储水的容器中。

研究人员表示，这种装置在空气湿度为20%～30%的空气中，工作12小时能够收集2.8升水。一个人除去每天吃的各种食物中所含的水分外，另外大约还需要饮用1升到1.2升水。人们感觉舒适的环境空气湿度为60%～70%，空气湿度小于40%的地区可视为干旱地区。也就是说，一台装置能够在干旱的地区，从空气中吸取的水量供两个人饮用绰绰有余。

这种装置的优点是体积小，利用的是可再生能源——太阳能，太阳能可以说是干旱地区最充足的资源了。但这种装置的缺陷也是明显的，只能在有太阳的时候工作，收集的水分也不够多，而且在空气湿度低于20%的地区，它就没有什么大用途了。

纳米技术空气中取水

最近，加拿大的一家公司生产出了一种利用纳米技术从空气中提取淡水的机器，被称为“水资源收割机”。

“水资源收割机”的水分收集部分运用了碳纳米管，碳纳米管直径只有几纳米，它的上下有两层不同的材料，上层是亲水材料，下层则是疏水材料，当空气中的水分接触到该碳纳米管上层，就会被亲水的一层捕捉到，在碳纳米管的毛细现象作用和重力作用下渗透到下层，由于内层疏水，在表面张力的作用下，这些水分会聚集成小水滴，小水滴会被收集到下方的收集器中。整个过程不需要任何额外的能量，并且无论在多干旱的地区都能够正常工作。

为了加速空气的流通，使水分收集的速度更快，“水资源收割机”上还安装了一个小风扇，小风扇只有台式电脑的散热风扇那么大，它的驱动由安装在装置上方的一块小太阳能电池板供能。小风扇所需能量并不多，由于干旱地区的太阳能资源十分丰富，所以太阳能电池板会产生过剩的能量，这些能量将被储存在装置底部的电池中，供风扇夜间使用。

这家公司目前生产了12台小型这样的机器，每台机器每天能够收集20升水，另外，他们还生产了一台大型“水资源收割机”，经过实验，这台装置能够每天收集大约1000升水。并且，装置的造价并不昂贵，只要数量足够，就可以解决干旱地区的用水问题。

小贴士

团簇

团簇是纳米材料材料尺度的一个概念，人们把团簇看成是介于原子、分子与宏观固体物质之间的物质结构的新层次，是各种物质由原子分子向大块物质转变的过渡状态。