一種從空氣中捕獲淡水的更有效方法可能受到最初在早餐麥片碗中看到的運動現象的啟發。

阿卜杜拉國王科技大學的研究人員觀察到，當水滴從空氣中凝結到涂有油的冷表面時，水滴就會開始復雜的舞蹈。[1] 這種運動類似于一種被稱為麥圈效應的過程，即漂浮的谷物由于表面張力而趨于聚集，可能有助于加速沙特阿拉伯等干旱地區從大氣中收集水分。

“我們對設計能夠促進水凝結的表面感興趣，這在傳熱和集水方面具有重要的應用，”領導這項研究的 Dan Daniel 實驗室研究員 Marcus Lin 說。在典型的固體表面上，凝結的液滴以最小的運動粘附在表面上。“想象一下水在冷汽水罐上凝結，”林說。“只有當水滴變得足夠大，重力將它們拉下來時，它們才會移動。”

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，產生高度流動的液滴，為進一步的液滴凝結騰出空間，從而提高凝結率。丹尼爾說，這個想法確實有效，但液滴移動的復雜方式完全令人驚訝。

一旦液滴增長到臨界尺寸，它們就開始以類似于精心設計的舞蹈的獨特模式在油中移動。“它們最初以蛇形方式移動，然后轉變為圓周運動，然后又返回，”林說。“這些運動發生的尺度從微米到幾厘米，并且持續了幾個小時。”

這個過程的驅動力是——就像牛奶中的麥片一樣——漂浮在油上的水滴被吸引向鄰近的水滴。較大液滴的運動是由它們吞噬路徑中較小液滴時釋放的能量驅動的。

當油膜局部耗盡時，移動的液滴重新分布油膜并從蛇形運動轉變為圓周運動。一旦當地石油恢復，蛇形舞蹈就會恢復。

丹尼爾說，隨著淡水源壓力的增加，這種無需能量輸入、通過簡單冷凝就能有效地從空氣中捕獲水的設備受到了廣泛的追捧。“通過優化冷凝水滴的集體運動，我們可以大大提高冷凝率，從而設計出更高效的集水系統，”他說。

該團隊計劃進一步探索驅動液滴運動的機制，特別是研究從蛇形運動到圓形運動的轉變。“另一個關鍵方面是探索潛在的應用，特別是在強化傳熱和集水方面，”林補充道。