從空氣中捕捉淡水的更有效方法，可以從早餐麥片Cheerios中首次瞥見的運動現像中得到啟發。卡薩克斯坦科技大學的研究人員觀察到，當水滴從空氣中凝結到塗有油的冷表面上時，水滴會開始一段複雜的舞蹈。這種運動類似於一種被稱為”Cheerios效應”的過程，即漂浮的穀物由於表面張力而趨向於聚集在一起。

Cheerios效應是一個小漂浮物在液體表面聚集的過程。研究人員對此過程進行了最佳化，以提高高效集水系統的凝結率。資料來源：2024 KAUST; Ivan Gromicho

領導這項研究的丹-丹尼爾實驗室研究員馬庫斯-林說：”我們對設計能促進水凝結的表面很感興趣，水凝結具有重要的傳熱和集水應用價值。在典型的固體表面上，凝結的水滴黏附在表面上，運動量極小。液滴才會移動。 “

丹尼爾、林和他們的合作者的想法是，添加一層薄薄的油膜可以潤滑表面，使液滴高度移動，從而為進一步的液滴凝結騰出空間，提高凝結率，這個想法奏效了，但液滴移動的複雜方式卻完全出乎意料。

一旦液滴增長到臨界大小，它們就開始以一種類似於精心編排的舞蹈的獨特模式在油中移動。林說：”它們最初以蛇形方式運動，然後過渡到圓週運動，然後再返回。”這些運動的尺度從微米到幾厘米不等，持續時間長達數小時。 “

研究人員捕捉到水滴在油性薄膜上凝結時表現出複雜的集體運動，在蛇形運動和圓形運動之間擺動。資料來源：2024 KAUST; Fauzia Wardani

這個過程的驅動力是，就像牛奶中的麥片一樣，漂浮在油中的水滴會被吸引到它們的鄰居。較大的水滴在運動過程中會吞噬路徑上較小的水滴，從而釋放出能量。

當局部油膜耗盡時，移動的液滴會重新分配油膜，並從蛇形運動轉為圓週運動。一旦局部油膜恢復，蛇形運動又會重新開始。

丹尼爾說，隨著淡水資源面臨的壓力越來越大，人們開始廣泛尋求這種無需能量輸入、透過簡單冷凝就能從空氣中高效捕獲水的裝置。他說：”透過優化冷凝液滴的集體運動，我們可以大大提高冷凝率，從而設計出更有效率的集水系統。”

研究團隊計劃進一步探索液滴運動的驅動機制，特別是研究從蛇形運動到圓形運動的過渡。 “另一個關鍵方面是探索潛在的應用，特別是在傳熱增強和水收集方面。”

編譯來源：ScitechDaily