工程师团队在德克萨斯大学奥斯汀分校开发出一款新型夹克,能够直接从空气中收集饮用水。这项技术面向在缺乏稳定饮用水条件下长时间活动的人群,包括业余徒步者、露营者、长跑爱好者,以及农业工人、应急救援人员和士兵等。该成果不仅拓展了可穿戴装备的功能,也为大气取水技术树立了新的性能标杆。
“人们通常把从空气中收集水,想象成固定装置,比如盒子、面板或大型吸附床。”科克雷尔工程学院沃克机械工程系和德州材料研究所的讲席教授、此次发表在《Science Advances》上的研究负责人之一于桂华表示,“而我们希望重新思考这项技术的形态。如果织物本身就能从空气中取水,就能为个人、便携式水源打开全新的可能性。”
这款夹克采用特制纺织材料,能够从空气中吸收水分,并将水分导向可拆卸的收集单元。收集单元被安置在可折叠的集水装置中,通过加热将吸附的水分转化为可收集的液态水。
在实际表现上,这件夹克每天可产出约400至900毫升饮用水(约14至30盎司),具体产量取决于环境湿度条件。
与传统大气取水材料相比,这种织物在同等条件下实现了约三到十倍的规模提升。研究团队通过直接优化纤维本身的结构和传输路径,而不是再去设计一套笨重的外部装置,从而突破了该领域长期存在的瓶颈。
“关键进展在于,团队并不是简单做出一种新的吸水材料。”科克雷尔工程学院麦凯塔化学工程系讲席教授、论文合著者基思·约翰斯顿指出,“他们设计了一条完整的水分传输路径:从空气中的水蒸气,到纤维表面的液态水,再进入织物内部。正是这种传输设计,使材料不仅在小规模实验室测试中有效,还能真正用于可穿戴系统。”
研究人员并不打算将这项技术局限在服装上,还在探索将其扩展到背包、帐篷、应急避难所及其他户外装备上。设想是让人们日常携带的物品本身就具备从空气中收集水的能力。未来应用场景包括户外运动、偏远地区野外作业、灾害应急响应,以及干旱或基础设施薄弱地区的饮水保障等。

与这款夹克相关的纺织技术,源自同一研究团队开发的另一套大气取水设备。该设备已在新墨西哥州奇瓦瓦沙漠的炎热干旱环境,以及奥斯汀较为湿润的气候条件下进行测试,成功从空气中提取出创纪录的饮用水量,展示了利用大气水分缓解饮水短缺的现实可行性。
在测试中,研究人员在干旱和半湿润地区每天可获取1.3升洁净水,相当于每公斤吸湿材料每天产水4.3升,这一指标超过了目前其他研究团队公开报道的成果。
“这是迈向实用化大气水收集的重要一步。”发表在《Nature Water》新论文的主要作者之一关伟新表示,“从分子设计到实际运行,我们花费了多年时间,尤其令人振奋的是,看到这些环节最终整合成一个可在现场部署的系统。”
这套设备的核心是一种由生物质材料制成的特制水凝胶织物。该织物能够从空气中吸收水分,并在阳光加热下释放水分,随后通过冷凝过程将其转化为可收集的液态水。
研究显示,该设备在表现最优的区域,与全球许多水资源极度紧张的地区高度重合,包括北非、中东、南亚以及撒哈拉以南非洲部分地区。因此,这项技术在偏远社区、应急救援场景,以及难以建设或维护传统供水系统的环境中,具备作为分散式水源解决方案的潜在优势。
这款设备属于团队更大范围的 AirGel 发明体系的一部分。AirGel 项目已在2025年全国大学生发明家竞赛研究生组中获得最高奖项,进一步凸显了该技术在未来水资源获取方式上的创新价值。
