去年，科學(xué)家基于金屬有機框架材料（MOF）開發(fā)出動力全來自太陽能的水資源收集設(shè)備，12 小時內(nèi)從相對濕度只有 20% 的空氣中吸取了 2.8 公升水。今年團隊前往沙漠地區(qū)進行實測，結(jié)果證明該設(shè)備也能在極低濕度（8%）的空氣中吸收水分，假如有天你不幸迷失在沙漠，或許你能靠這種簡單設(shè)備活下來，堅持到救援出現(xiàn)。

地球上有 70% 物質(zhì)都是水，但人類實際可飲用的淡水只占其中 2.5%，隨著人口增長、氣溫上升，全球水危機也日益嚴重，促使科學(xué)家開發(fā)更好的水資源收集方式。多數(shù)研究集中在海水淡化技術(shù)，但也有少數(shù)研究鉆研如何從干燥空氣中「榨取」稀有水分。

麻省理工學(xué)院團隊去年初利用加州大學(xué)柏克萊分校終身教授、知名化學(xué)家奧馬爾·亞基（Omar Yaghi，注）發(fā)明的金屬有機框架材料（metal-organic framework，MOF），開發(fā)出一款新型集水設(shè)備，將多孔 MOF 晶體壓縮在太陽能吸熱器與冷凝板之間，其原理是當空氣流過 MOF 時，水分子被 MOF 束縛，接著等陽光照射加熱設(shè)備，水分子變成蒸氣發(fā)布，于箱子內(nèi)部冷凝成液態(tài)水并往下滴入收集器中。

當時團隊于學(xué)院大樓屋頂進行測試，條件與莫哈維沙漠（Mojave Desert）相似（平均濕度約 20%），12 小時內(nèi)從空氣中吸取了 2.8 公升水，創(chuàng)下令人驚訝的紀錄，這項技術(shù)不但不需要相對濕度高的條件，能源效率也比其他現(xiàn)有技術(shù)好。

▲ 麻省理工學(xué)院團隊利用金屬有機框架材料于 2017 年開發(fā)的集水設(shè)備。（Source：加州大學(xué)柏克萊分校）

今年，團隊將測試地點移往沙漠現(xiàn)場，位于美國極西之鎮(zhèn)斯科茨代爾（Scottsdale），在那里，相對濕度從夜間的 40% 下滑至白天的 8%。而實測結(jié)果顯示，只要添加更多金屬有機框架材料，就算濕度極低，設(shè)備也能擴大規(guī)模吸收更多水分，平均每使用 1 公斤 MOF 材料可收集 220 毫升水。

不過上述測試使用的 MOF 材料（MOF-801）由昂貴金屬鋯（zirconium，化學(xué)符號 Zr）制成，所幸奧馬爾現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出由鋁制成的新型 MOF 材料（MOF-303），價格可便宜至少 150 倍，目前在實驗室測試中捕獲多 2 倍的水，相當于每 1 公斤 MOF 材料可生產(chǎn)超過 400 毫升（3杯）水。

團隊正摩拳擦掌準備進行新型 MOF 材料的實地測試。

▲ 此為由鋁制成的新型 MOF-303 材料結(jié)構(gòu)圖。（Source：加州大學(xué)柏克萊分校）

「一個人每天至少要喝一杯罐裝可樂容量的水，而 MOF 設(shè)備能在 1 小時內(nèi)收集到這些水量�！箍茖W(xué)家想證明，假如你不幸于沙漠中迷失方向，你可以靠這種設(shè)備活下來，堅持至救援出現(xiàn)。在加州大學(xué)柏克萊分校發(fā)布的影片中，一名研究人員真的喝下了這杯「水」。