通過太陽能來蒸餾，是從髒污與鹹水中生產飲用水的一個非常實用的方法。但在生產效率方面，傳統方案仍有很大的改進空間。好消息是，受紅樹林啟發，弗吉尼亞理工大學的一支研究團隊，剛剛開發出了一種能夠增強暴晒蒸發和集水效果的“人工合成樹”。其特點是模仿了將水從植物根莖部位，向上輸送到葉子的自然過程。

研究配圖- 1：實驗裝置示意（來自：AIP）

早在幾十年前，就已經有人提出了太陽能蒸餾器的基本設計。首先，我們需要用吸收材料來吸水。接著使之被陽光加熱，並將水蒸氣散發到空中。最後通過斜面天花板，讓水蒸氣凝結並流入收集盤。

儘管外形千變萬化，但蒸餾淨水的工藝本質還是大同小異。比如我們可以換用不同的材料，以更好地吸收水分或熱量（包括海綿狀碳材料、紙尿褲、氣凝膠、或塗抹特殊的黑色聚合物）。

研究配圖- 2：合成樹組裝示意

這些裝置中的大多數，都利用了毛細效應。在內部凝聚力的推動下，液體可通過粘附在邊緣並向上推動其它分子，以爬過狹窄的空間。不過這種方法的一大短板，就是難以高效地拓展規模。

弗吉尼亞團隊的新研究，則放眼於尋找大自然中更高效的吸水系統。據悉，毛細作用僅在植物的水分運輸中佔據很小的一部分，大部分都是通過蒸騰作用而移動的。

研究配圖- 3：蒸發/ 冷凝/ 轉化效率比較

在此過程中，植物可從根部、樹乾和樹枝部分有效吸收水分，並通過葉片以水蒸氣的形式排出。具體說來是，蒸騰作用涉及一種吸力，由植物周圍空氣中較低的水勢驅動。

這會促使水分子從植物轉移到空氣中，從而增加植物內部的水分子張力、並將之向上拉。從理論上講，這種機制能夠將水泵送到所需的任意高度。

基於此，該校團隊設計出了一套利用蒸騰作用的“合成樹”，具體由19 根高6 厘米（2.4 英寸）、內徑僅3.175 毫米（0.1 英寸）的塑料管製成。

研究配圖- 4：塗抹材料與否的Laplace 負壓絕對值比較

通過將水拉抬到一個表面積為22.9 cm²（3.5 in²）石墨塗層多孔陶瓷盤上，合成樹就能夠像葉子一樣，實現高效的蒸騰作用。

研究人員指出，與使用大容量儲罐的傳統方案相比，這種合成樹能夠吸收三倍水量。接下來，他們希望測試更高的版本、增加更多的葉片、以及嘗試通過半透膜來過濾其中的鹽分。

最後，有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《應用物理快報》（Applied Physics Letters）上。

原標題為《Technology could make the renewable energy source a more viable choice.》。