【中国观察北京时间2025年12月03日讯】随着全球水资源短缺问题日益严峻，寻找清洁水源成为当务之急。近日，美国科学家研发出一款利用超音波（超声波）集水装置，仅需太阳光照射即可在数分钟内释放可用水分。这项突破性技术或为缺水地区带来新希望。
过去数年，研究人员已开发出多种海绵状材料，使大气水收集成为可能。然而传统方法多依赖加热提取，耗时较长。为解决这一难题，麻省理工学院（MIT）工程师创新性地采用超音波振动技术，通过高频声波将吸水材料中的水分快速释放。该成果于11月发表在《自然》科学杂志，并获超20家主流媒体转载，累计观看量达1万次。
研究团队长期致力于开发与环境互动的材料，旨在为缺乏淡水资源的地区提供稳定饮用水源。实验初期，团队发现传统AWH系统在夜间吸水、日间释水的模式效果不佳。麻省理工学院机械工程系首席研究科学家斯韦特兰娜‧博里斯金娜（Svetlana Boriskina）向MIT新闻室解释道，"任何擅长吸水的材料都不愿释放水分，往往需要大量能量和时间才能提取。"
转折点出现在研究生伊克拉‧伊夫特哈尔‧舒沃（Ikra Iftekhar Shuvo）加入后。他们认为超音波在特定频率下或可破解吸水材料不愿释水的难题。超音波指频率超过20千赫兹的声压波，对人类不可见不可闻。
研究团队设计了一种超音波致动器，核心为压电陶瓷环（PZT），施加电压即可产生微振动。PZT外环绕有微型喷嘴，当水滴振动时会从喷嘴落入收集容器。将高频超音波装置置于吸水后的PAM-LiCl水凝胶上方，启动装置可破坏水分子与材料间的键合力，使水滴顺利释放至收集容器。
测试显示，每立方公尺水凝胶材料日产水量达3.25公升，能耗仅0.576 MJ/kg。该装置还可通过垂直叠加提升产水效率5倍以上，达16.25公升。研究人员表示，该技术收集成本为每公升0.19美元，远低于美英加澳等国瓶装水价格，具备显著商业潜力。
此外，装置不依赖热能，仅需小型太阳能板供电，还可利用太阳能电池作为传感器，吸水饱和时自动启动超音波释水模式。研究团队指出，虽然实验使用水凝胶作为演示，但该技术具有高度通用性，未来可应用于金属有机框架（MOF）、超吸水纤维、盐类等吸附材料。
博里斯金娜表示，这项技术对沙漠地区或无法淡化海水的区域至关重要。她设想未来家用水汽收集系统由快速吸湿材料与超音波致动器组成，利用太阳能实现全自动运作。当吸水材料饱和时，超音波致动器启动将水汽甩出，最终形成可持续稳定输出的饮用水源。
这项研究部分依托麻省理工学院MIT.nano和ISN设施，获得阿卜杜勒‧拉蒂夫‧贾米尔水和食品系统实验室及MIT-Israel Zuckerman STEM基金支持。