水，对于保证人类生命健康至关重要，对于保护自然生态系统也必不可少。来自世界卫生组织（WHO）的资料显示，人类个体每天需要20-50升无有害化学和微生物污染的饮用水和卫生用水，但在地球上可获得的所有水资源中，仅有约2.5%的水为淡水，而且有相当部分的淡水尚无法获取；目前全球10亿多人无法获得安全供水，26亿人缺少适当的卫生设施。而对于一些生活在干旱地区（比如沙漠地带）的人，水资源短缺问题更加严重。
如果不能从地表获取水资源，从“天上”行不行？即使在地球上最干旱的地方，空气中也有一些水分，而一种可行的集水方法可能是在这些“不适合生存”地方生存的关键。近日，来自麻省理工学院（MIT）、韩国科学技术院（KAIST）和美国犹他大学的研究团队开发了一个新型系统，这一系统可以利用来自太阳或其他来源的热量直接从空气中“吸水”，即使在干旱地区也可以。
该系统可以在低至20%湿度的环境下工作，除了阳光或任何其他可用的低等级热源之外，不需要其他能源输入。可能有助于为电力有限的偏远地区提供可持续的水源。
相关研究发表在Cell Press旗下的物质科学期刊Joule上，麻省理工学院机械工程系主任Evelyn N. Wang教授为该论文的通讯作者，现就读于麻省理工的中国留学生Yang Zhong、Lenan Zhang和Lin Zhao，也参与了这一系统的设计。
值得注意的是，早在2018年的质谱仪测试结果中就显示，更早版本的系统所收集的水就是一种没有杂质的水。Wang说：“这表明我们可以获得高质量的水。”目前，在一天的时间内该系统每平方米可以产生约0.8升水，这一生产率或许可能满足某些场景的需求，如果可以进一步优化设计或找到更好吸附材料，提高系统的产水速率，或将可以在缺水地区具有大规模应用的潜力。
该系统建立在3年前麻省理工学院同一团队成员开发的原型设计基础之上，是一个更加有望成为偏远地区实用水源的系统。Wang和她的同事展示的早期设备为该系统提供了一个概念验证，该系统利用设备内部的温差，使吸附材料（在设备表面收集液体）在夜间吸收空气中的水分，第二天释放出来。当材料被大阳光加热时，被加热的顶部和阴影下面之间的温度差使水从吸附材料中释放出来，然后把水凝结在一个收集盘上。
在新的设计中，研究人员使用了一种新型吸附材料（一种沸石，由多微孔磷酸铝铁构成，内表面积大）来替代之前的金属有机框架，这种新型材料容易获得、分布广泛，且性质稳定，可以吸附几乎干燥的空气中所含的微量水分，并具有很好的吸附性能，可以根据昼夜温差和阳光照射，提供一个有效的“吸水”系统。
Wang表示，在新冠大流行之前，他们在麻省理工学院的屋顶上对新系统的最初原型进行了测试，与之前的设计相比，该系统的产水速率有了“数量级”的增长。虽然类似的两级系统已经被用于海水淡化等其他应用场景，但Wang认为，此前还没有人真正使用这种方法来收集大气水。
目前该系统在一天的时间内每平方米可以产生约0.8升水，这一生产率或许已经可以满足某些场景的实际需求，但如果可以通过进一步的设计调整和材料选择来提高这一速率，就可能会有大规模应用。此外，这种两级系统还可以适用于其他类型的集水方法，提高系统的日产量。
Wang表示，他们也将继续探索可以改进该系统的材料和设计，并使其适用于特定应用（比如一种用于军事野外行动的便携式版本），而他们目前正在开发的材料，其吸附量大约是该系统所用沸石的5倍，有望提高系统的整体产水速率。
或许在不久的将来，那些生活在干旱地区的孩子们，可以喝到充足、干净的饮用水了。