目前，台湾省正面临着几十年来最严重的干旱危机，但我们不是唯一缺水的人。此时此刻，全球共有14亿人享受不到稳定的洁净水，也就是说每5个人中就有一个人时不时需要水。预计这一比例今后将继续增加。
虽然地球表面的70%被水覆盖，但其中只有不到3%是淡水，其余的还需要一些努力才能获得或净化后才能进一步利用。再加上气候变化、人口增长等因素，原本珍贵的水资源更加稀缺。2015年联合国公布的可持续发展目标中，第六项是“确保所有人都能享有水和卫生设施及其可持续管理”。
因此，发展和优化净水技术已成为一个重要的课题。一些地区的人们享受不到公共自来水的服务，也没有钱和精力去做反渗透等传统的净水方法。他们需要的是一种轻便廉价的水净化装置。
「光热材料」面对热能散失的瓶颈
解决方案之一是太阳能蒸发：利用阳光蒸发净化水。但是稍微想一想：即使在最耀眼的阳光下，蒸出一小盆水可能也要一整天。因此，仅仅依靠太阳辐射的“热能”是不够的，还需要额外将太阳的“光能”转化为热能。执行这一任务的材料称为“光热材料”。
水在沸点会“沸腾”，但在任何温度下都能“蒸发”。而且水蒸发的时候会带走大量的热能，蒸发1克水比把水从0加热到100需要更多的热能图//wikimedia如果在水面上放一块透气的光热材料，确实可以增加水与热源接触的表面积，收集更多的水和气体，加快水的净化效率。然而，在这个过程中，大量的热能流失到周围的空气和下面的水中。水的比热特别大，这样做就相当于把辛辛苦苦收集的太阳能全部扔进了沟里。因此，传统的光热蒸馏方法往往不能提供足够的蒸发量，也不能解决实际的用水需求。
真心不骗，新蒸发器能源效率 100%！
由于传统光热蒸发器效率低，南澳大学未来工业学院许浩兰教授研发了新一代3D光热蒸发器。这项发明号称：“100%能效”。这不是内容农场的名称。特殊的3D设计使其不仅能充分利用所有太阳能，还能从外部环境中窃取更多能量！
这个蒸发器看起来不起眼，像一大块黑色的包心布。这是因为黑色光热材料做成喷雾，喷在弹簧支撑的棉纤维上。蒸发器顶部负责吸收太阳能并转化为热能；同时，水被吸收到纤维中，并在加热下从蒸发器的表面蒸发。
3D太阳能蒸发器示意图。图/参考。2以上原理和前面的光热蒸发器没什么区别。这个发明真正的突破其实是立在水面上的立体结构。在新的设计中，三维结构的侧面积很大，这些表面相对来说不会接受那么多的阳光，但可以继续蒸发排出热能和湿气。因为水蒸发的过程会带走相当多的热量(所以雨后空气总是很凉)，这样会使蒸发器不至于一直升温，而是达到“太阳能加热”和“蒸发散热”的平衡。
也就是说，通过增加水的蒸发表面积，可以增加水的蒸发量，从而增加水蒸发所需的热量。因为水蒸发所需的热量增加了，但是蒸发器从太阳吸收的热量却没有增加，所以蒸发所需的热量只能从原本导致蒸发器温度升高的热量中获取！
当蒸发所需的热量等于蒸发器从太阳吸收的热量时，蒸发器的温度不会发生变化，从太阳吸收的热量全部用于水分蒸发，也就是前面提到的100%能效。
蒸发器的三维结构设计，增加了冷蒸发面的面积，使物料表面温度低于环境水温和空气温度，从而扭转了以往蒸发器热能流失到环境中的问题，让热能从环境中反向流向蒸发器系统。图/参考。3当蒸发吸收的热量大于阳光提供给蒸发器的热量时，蒸发器的温度会因水的蒸发而下降，甚至热量会从温度较高的水体和周围空气中流入蒸发器！结果表明，这种蒸发器的能效是通过添加周围环境的热能直接突破的，达到178%。也就是说，除了太阳能光热蒸发原来需要的100%的热量外，环境温差会为表面蒸发提供额外的78%的热量。
00-1010徐浩兰教授自豪地说，主动吸收外界能量的光热蒸发器是世界首创。得益于这项技术，蒸发器的效率大大提高，达到每天每平方米10 ~ 20升。此外，这种设计成本低，材料相对容易获得，无需专业知识背景即可操作维护。内部弹簧让整个装置可以压缩存放，非常方便携带和竖立。
新一代的3D光热蒸发器其实并没有使用什么新奇的东西。
学原理。其中使用的光热材料和将其拿来净水的想法，在几年前便都已存在。但是透过结合既有材料，并针对需求加以设计，此次创举或许能真正为缺乏水资源的家庭与社区带来希望。若你想成为拯救世界的发明家，除了实验室中的科学技术，更重要的或许是人的需求。
除了用来蒸馏饮用水，类似的技术还有很多可能的应用方向，例如工业废水处理等等。徐浩兰教授和他的团队接下也会持续往这个方向发展，期许未来能为人类的水资源危机带来更多创意十足的解方。
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