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来自 生命科学 2020-03-17 04:54 的文章
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仿生技术让空气取水效率提高五倍

js金沙国际,多年前,研究人员通过对存活于干旱和沙漠地区植物和动物的生存研究发现,这些生物体均具有从短暂飘过的雾气中获取水的能力。据此原理,过去17年来,许多从雾气中取水的装置纷纷被制造出来。但如何使这种装置的取水效率达到理想状态,仍然让人困惑。美国麻省理工学院研究人员近日宣称,他们研究出一种新的雾气取水系统,可以将取水效率提高5倍以上。

目前,该系统已经被安置在智利北部阿塔卡玛沙漠边缘的沿海山区,每平方米网格每天一般可以获得几升饮用水;在强风和空气湿度好的季节,每天甚至可以获得12升以上饮用水。

从空气雾气中取水的基本原理是编织一张超大网络,让空气中的细小水珠遇到网线后凝聚成大水珠而被收集。MIT研究人员经过对比仿生研究发现,决定雾气取水效率的因素有三个,即网丝的粗细、网丝间距的大小和网丝表面的涂料。现有技术装置主要是由聚烯烃材料编织的网络,虽然此网编织起来简单易行而且价格便宜,但往往因为网丝过粗、网眼过大等,结果不理想,只能在轻雾状态下获得2%的取水率。

研究人员发现,有些沙漠昆虫身体上雾气取水的网丝表面是坚硬的,这种具有渗透性功能的网状结构之所以具有很高的取水率,主要是因为风吹使雾珠围着网丝表面旋转而凝聚。他们因此采用比头发丝粗3到4倍的不锈钢作为网丝编织网络,网丝之间的缝隙约2倍于网丝,并在网丝表面涂上一种容易让水珠下沉的化学涂料,减少网丝交会角滞留现象发生,并让在网丝上形成的雾珠向下流进底部得到收集。这种称之为雾珠采集系统的垂直网丝结构,在轻雾条件下可以让系统获得10%以上的取水率,如果将网络叠加使用,还可以得到更大的取水率。

该研究成果发表于美国化学学会出版的最新一期《朗缪尔杂志》在线版上。

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