通过太阳能来蒸馏，是从脏污与咸水中生产饮用水的一个非常实用的方法。但在生产效率方面，传统方案仍有很大的改进空间。好消息是，受红树林启发，弗吉尼亚理工大学的一支研究团队，刚刚开发出了一种能够增强暴晒蒸发和集水效果的“人工合成树”。其特点是模仿了将水从植物根茎部位，向上输送到叶子的自然过程。

研究配图 - 1：实验装置示意（来自：AIP）

早在几十年前，就已经有人提出了太阳能蒸馏器的基本设计。首先，我们需要用吸收材料来吸水。接着使之被阳光加热，并将水蒸气散发到空中。最后通过斜面天花板，让水蒸气凝结并流入收集盘。

尽管外形千变万化，但蒸馏净水的工艺本质还是大同小异。比如我们可以换用不同的材料，以更好地吸收水分或热量（包括海绵状碳材料、纸尿裤、气凝胶、或涂抹特殊的黑色聚合物）。

研究配图 - 2：合成树组装示意

这些装置中的大多数，都利用了毛细效应。在内部凝聚力的推动下，液体可通过粘附在边缘并向上推动其它分子，以爬过狭窄的空间。不过这种方法的一大短板，就是难以高效地拓展规模。

弗吉尼亚团队的新研究，则放眼于寻找大自然中更高效的吸水系统。据悉，毛细作用仅在植物的水分运输中占据很小的一部分，大部分都是通过蒸腾作用而移动的。

研究配图 - 3：蒸发 / 冷凝 / 转化效率比较

在此过程中，植物可从根部、树干和树枝部分有效吸收水分，并通过叶片以水蒸气的形式排出。具体说来是，蒸腾作用涉及一种吸力，由植物周围空气中较低的水势驱动。

这会促使水分子从植物转移到空气中，从而增加植物内部的水分子张力、并将之向上拉。从理论上讲，这种机制能够将水泵送到所需的任意高度。

基于此，该校团队设计出了一套利用蒸腾作用的“合成树”，具体由 19 根高 6 厘米（2.4 英寸）、内径仅 3.175 毫米（0.1 英寸）的塑料管制成。

研究配图 - 4：涂抹材料与否的 Laplace 负压绝对值比较

通过将水拉抬到一个表面积为 22.9 cm²（3.5 in²）石墨涂层多孔陶瓷盘上，合成树就能够像叶子一样，实现高效的蒸腾作用。

研究人员指出，与使用大容量储罐的传统方案相比，这种合成树能够吸收三倍水量。接下来，他们希望测试更高的版本、增加更多的叶片、以及尝试通过半透膜来过滤其中的盐分。

最后，有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《应用物理快报》（Applied Physics Letters）上。

原标题为《Technology could make the renewable energy source a more viable choice.》。