对于面临缺水问题的全球大部分地区来说，希望的灯塔可能即将到来：将热空气轻松转化为饮用水的能力。在过去的几年里，德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员一直关注空气中的水分，并将其作为干旱地区居民饮用水的潜在来源。在发表于《美国国家科学院院刊》上的最新研究中，他们在从稀薄空气中制造饮用水的努力中取得了重大突破：一种分子工程水凝胶可以仅利用太阳光的能量制造清洁水。
德克萨斯大学的研究人员创造了一种水凝胶，它能利用阳光从空气中产生可饮用的水。这项技术可制成高效的微凝胶，有望为全球水资源短缺问题提供一种经济、便携的解决方案。上图为利用凝胶收集的水样。资料来源：德克萨斯大学奥斯汀分校
利用太阳能制水
研究人员能够在低至40摄氏度的条件下，利用太阳能从大气中提取水并使其成为可饮用水，这与得克萨斯州和世界其他地区的夏季天气相吻合。这意味着，有朝一日，热量过高、清洁水源极少的地方的人们只需在室外放置一个装置，它就能为他们制水，而无需付出额外的努力。
"有了我们的新型水凝胶，我们就不只是凭空取水了。我们做得非常快，而且不消耗太多能量，"科克雷尔工程学院沃克机械工程系和德克萨斯材料研究所的材料科学与工程教授 Guihua Yu 说。"我们的水凝胶真正吸引人的地方在于它是如何释放水的。想想炎热的德克萨斯州的夏天--我们可以利用气温的自然起伏，不需要开加热器。"
从空气中生成水的原型设备。资料来源：德克萨斯大学奥斯汀分校
根据湿度条件，该装置每公斤凝胶材料可产生 3.5 至 7 公斤水。
这项研究的一个重要特点是，水凝胶可适应被称为"微凝胶"的微颗粒。这些微凝胶可以提高速度和效率，使这种设备更接近现实。通过将水凝胶转化为微小颗粒，可以实现超快的水捕捉和释放。这提供了一种新型、高效的吸附剂，通过每天多次循环，可以显著提高产水量。
研究人员正在对该技术进行更多改进，以期将其转化为商业产品。其中一个重点领域是优化微凝胶的工程设计，以进一步提高效率。
扩大规模是下一步的重要工作。研究人员的目标是将他们的研究成果转化为切实可行、可扩展的解决方案，在全球范围内作为一种低成本、便携式的清洁饮用水制造方法使用。这可能会改变埃塞俄比亚等国家的民众的生活，因为这些区域有近60%的人口无法获得基本的清洁饮用水。
实验室的研究生赵雅萱说："我们开发这种设备的最终目的是让全世界需要快速、持续获得清洁饮用水的人都能用上，尤其是在那些干旱地区。"
该团队正在研究用有机材料制成的其他版本的设备，这将降低大规模生产的成本。在向更具商业可行性的设计过渡的过程中，也面临着扩大吸湿剂生产规模和保持产品寿命耐用性的挑战。研究的重点还包括如何使设备便于携带，适用于各种应用场景。
本项目由韦尔奇基金会诺曼-哈克曼化学研究奖（Norman Hackerman Award in Chemical Research）和卡米尔-德雷福斯教师学者奖（Camille Dreyfus Teacher-Scholar Award）资助。