徒步或登山时,水壶耗尽却找不到补给点,这是许多户外爱好者都曾遇到的窘境。如今,科学家们带来了一项富有创意的解决方案:将日常穿着的夹克,转化为一台能够从空气中“造水”的便携设备。
近日,德克萨斯大学奥斯汀分校Guihua Yu教授团队的一项研究将这一设想变为现实。他们开发了一款采用特殊材质的夹克,可直接从空气中捕获水蒸气,并借助便携式收集装置,将其冷凝转化为可饮用水。单次循环的产水量可达410至894毫升,足以临时解决缺水问题。
(来源:德克萨斯大学奥斯汀分校)
这项技术的应用前景远不止一件夹克。未来,它有望被整合到背包、帐篷甚至应急避难所中,为徒步爱好者、露营者、运动员和救援人员提供便利。更长远的目标是,它能为全球水资源短缺地区带来一种全新的分散式供水解决方案。
在另一项发表于《自然-水》期刊的研究中,该团队在沙漠环境下实现了每公斤材料日采集水量达4.3升的纪录。这两项重要研究共同指向一个未来:取水,将不再依赖固定的管道或笨重的设备。
(来源:德克萨斯大学奥斯汀分校)
从固定装置迈向“可穿戴”水源
传统的空气取水技术通常依赖体积庞大的箱体、面板或吸附床。虽然有效,但缺乏灵活性,难以适应户外场景中动态、瞬时的用水需求。
于是,研究团队转变思路:何不借助我们每天都会接触、面积最大的“界面”——衣物呢?让面料本身成为集水单元,或许是实现便携式取水的关键。
基于这一构想,他们研发出一种具备分级多孔结构的功能性纤维,并织成布料。这种织物可高效吸附空气中的水蒸气,随后通过可拆卸收集器加热,释放并冷凝出液态水。
实验数据令人信服。在20%至80%的相对湿度范围内,这种夹克每公斤吸附剂每天产水3.76至7.45升。单次净集水量足以装满一个大号水杯。更值得关注的是,与传统的集水材料相比,这种新材料在大规模应用中的性能提升了3到10倍。
(来源:Science Advances)
“会呼吸”的纤维:快速吸水的奥秘
如果仅吸附能力强,但水分无法快速转移和释放,那么这件夹克穿起来会感到潮湿。因此,让水分子在材料内部高效流动,是另一项技术核心。
与实心纤维不同,这种新型纤维的设计极为巧妙。可以将其理解为一种“会呼吸”的结构:纤维表面分布着开放的大孔,用于快速捕获并冷凝空气中的水蒸气;内部则是层次分明的微孔通道,类似一套高效的微型水路系统,能将凝结的水迅速从表面输送到纤维芯部。
正是这种内外协同的“呼吸”能力,使材料不仅在实验室中表现出色,更具备实际穿戴的可行性。除服装外,相同原理完全可以应用于其他户外装备,实现随时随地按需取水。
(来源:Science Advances)
系统性突破:太阳能驱动的独立取水装置
尽管可穿戴取水技术令人振奋,但团队的研究并未止步。在另一项工作中,他们实现了从材料到器件的系统性突破,开发出一款完全由太阳能驱动的便携式空气取水装置。
该装置的关键在于采用了一种由生物质衍生材料制成的新型水凝胶织物。它能吸收空气中的水分,并在阳光加热下释放,从而完成冷凝收集的循环。整个系统设计精巧,无需外部电源。
实际测试结果更具说服力。在美国新墨西哥州的奇瓦瓦沙漠(相对湿度约26%)以及较为潮湿的奥斯汀,该装置实现了日均收集1.3升清洁水,相当于每公斤材料日采水4.3升,创下新的纪录。这证明,即使在炎热干燥的环境下,大气取水也具备切实可行的潜力。
(来源:德克萨斯大学奥斯汀分校)
更深远的意义:解锁地球的“空中水库”
从空气中取水并非新概念,但当前的技术突破,其意义远不止是为现有方案增加一个选项。全球约三分之二的人口面临水资源短缺压力,而地球大气层本身就是一个储量约12,900万亿升的巨型“空中水库”,只是尚未被有效开发。
想象一下,对于没有自来水厂、也负担不起瓶装水的干旱地区居民,白天正常穿着、夜间稍作处理就能产出饮用水的特制服装,意味着什么?或者,一个无需电网、仅靠阳光就能运行的独立取水装置,又能解决多少实际问题?
从可穿戴夹克到太阳能取水器,这些研究共同描绘了一幅未来图景:水资源获取方式正朝着更灵活、更分散、更普惠的方向演进。这不仅是技术进步,更是应对全球水资源挑战思维的一次重要转变。
参考资料:
1.https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aed9949
2.https://doi.org/10.1038/s44221-026-00645-6
3.https://news.utexas.edu/2026/06/11/this-jacket-pulls-drinking-water-from-thin-air/
