霧氣採集技術大升級！吉他造型新設計提升集水效率

全球約有三分之一人口面臨缺水危機。在這些缺水地區，霧氣中其實蘊含著寶貴的水資源，只要能有效收集，就能成為救命水源。維吉尼亞理工學院的兩組研究團隊近期改良了原有的「霧氣豎琴」設計，推出類似吉他造型的新一代集水裝置，相關研究成果已發表於英國皇家化學學會期刊。

從霧氣中收集水資源並非新概念。考古學家曾在以色列和埃及發現古代文明使用類似技術的證據。現今最普遍的方法是架設垂直網狀結構，當霧氣隨風通過時，網面會攔截水滴，讓水珠順流而下被收集。單一集水網每日可收集數公升水量。

然而傳統網狀設計存在明顯缺陷：網目過小會導致積水堵塞，迫使霧氣繞道；網目過大則會讓微型霧滴直接穿透，無法有效攔截。2018年，機械工程學系副教授Jonathan Boreyko與工業設計系副教授Brook Kennedy帶領團隊研發出具革命性的「霧氣豎琴」，這種裝置僅使用密集排列的垂直纖維，完全去除會造成堵塞的橫向網線。

新型豎琴設計顯著提升集水效率，採水量可達傳統網狀結構的2至7倍。但在後續測試中，團隊發現新設計面臨「纖維糾結」問題。Boreyko解釋：「就像濕髮會糾結一樣，霧滴的表面張力會使垂直纖維彼此黏附，形成大間隙讓霧氣通過。」特別是在水量充沛時，糾結嚴重的豎琴表現甚至不如容易堵塞的傳統網狀結構。

為解決這個關鍵問題，團隊回頭研究網狀結構的優點。他們意識到：過多橫向纖維會導致堵塞，但完全去除又會造成糾結。於是研究人員嘗試開發多種混合設計，在保留豎琴基本結構的同時，加入少量橫向支撐來防止糾結。Boreyko形容：「如果初代產品是豎琴，新設計就更像吉他琴頸—垂直纖維好比琴弦，偶爾出現的橫向支撐則像琴格。」

團隊製作7種不同「琴格」數量的採集器進行測試，範圍從完全網狀到純豎琴設計。結果顯示，適度加入橫向支撐的混合設計最能平衡防堵與防糾結的需求，在濃霧條件下採水量超越所有前代設計。工業設計系學生Lilly Olejnicki與機械工程博士生Jimmy Kaindu也參與了這項重要研究。

Kennedy強調：「這種科學化的設計改良大幅提升集水量，我們期待這項技術能實際應用於缺水社區，為飲用、農業和衛生需求提供新選擇。下一步將著重於大規模量產與實際場域應用。」

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