研究人员开发出一种适用于缺水国家的冷凝器。
这项新技术首次实现了无需能源输入、全天24小时收集水分。
该装置依靠自冷表面和特殊的辐射屏蔽层工作。
每平方米玻璃板表面每小时，该装置最多可收集0.53分升的水。
这一突破有望帮助缺水国家应对水资源短缺。
研究人员开发出一种适用于缺水国家的冷凝器。
这是首个零能耗解决方案，可在全天24小时内从大气中收集水分。该方案依靠自冷表面和特殊的辐射屏蔽层工作。
淡水在世界许多地区都十分稀缺，获取淡水的成本极高。沿海社区可为此目的对海水进行淡化，但这一过程需要消耗大量能源。
在远离海岸的地区，通常唯一可行的选择是通过冷却使大气中的湿气凝结成水。这一过程要么同样需要大量能源输入，要么依靠利用昼夜温差的“被动”技术。
然而，目前的被动技术（例如集露薄膜）只能在夜间提取水分。这是因为白天太阳会加热薄膜，使凝结无法发生。
这项新技术首次实现了无需能源输入、全天24小时收集水分，即便在烈日之下也可实现。
这一新装置主要由一块经过特殊涂层处理的玻璃板构成。该玻璃板既能反射太阳辐射，也能通过大气层将自身热量辐射到外太空。因此，它的温度可比环境温度降低多达15摄氏度（59华氏度）。空气中的水蒸气在这块玻璃板的下表面凝结成水。这一过程与冬季保温性能较差的窗户上出现的现象相同。
科学家们在玻璃上涂覆了专门设计的聚合物层和银层。这种特殊的涂层方法使玻璃板能够在特定波长范围内向外太空发射红外辐射，既不会被大气吸收，也不会反射回玻璃板。
该装置的另一关键部件是一种新型锥形辐射屏蔽层。它可以大幅偏转大气中的热辐射，并遮挡入射的太阳辐射，同时允许装置将上述热量向外辐射，从而完全依靠被动方式实现自冷。
在苏黎世一栋建筑的屋顶上，研究人员对该新装置进行了实际环境测试，结果显示，这项新技术每单位面积每天产水量至少是目前最佳的薄膜被动技术的两倍：直径10厘米（约3.94英寸）的小型试验系统在实际环境下每天可产水4.6毫升（0.155盎司）。更大的装置与更大的玻璃板相应地可产出更多水量。
科学家们证实，在理想条件下，每平方米玻璃板表面每小时最多可收集0.53分升（1.79盎司）的水。
“这已接近每小时0.6分升的理论最大值，而在物理上不可能超越该数值。”苏黎世联邦理工学院热力学教授迪莫斯·普利卡科斯（Dimos Poulikakos）团队的博士生伊万·黑希勒（Iwan Hächler）说道。
其他技术通常需要将凝结水从表面擦除，而这一步骤需要消耗能源。如果不进行这一步骤，相当一部分凝结水会附着在表面上，无法被利用，还会阻碍进一步的凝结。研究人员在其集水冷凝器的玻璃板下表面涂覆了一种新型超疏水（极度拒水）涂层。这使得凝结水能够自行聚集成珠，并自动流落或弹离表面。
“与其他技术不同，我们的装置确实无需任何额外能源即可运行，这是一项关键优势。”黑希勒说。
研究人员的目标是为水资源短缺的国家，尤其是发展中国家和新兴经济体，开发一项技术。研究人员表示，现在其他科学家有机会进一步发展这项技术，或将其与海水淡化等其他方法相结合，以提高产水量。
涂层玻璃板的生产相对简单，建造比当前试验系统更大的集水冷凝器应当是可行的。如同太阳能电池由多个模块并排组成一样，多个集水冷凝器也可并排布置，拼接成大规模系统。
该研究发表于《Science Advances》。
