德國研究人員3D打印打造低成本便攜設(shè)備，讓空氣成為每個人的水源

導(dǎo)讀：3D打印技術(shù)因價格低廉和適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，它已被多次用于開發(fā)使供水更安全的解決方案。

△一種新型將空氣轉(zhuǎn)化為水的3D打印設(shè)備示意

3D打印移動式制水機(jī)

2025年9月5日，南極熊獲悉，來自德國明斯特應(yīng)用技術(shù)大學(xué)的兩名畢業(yè)生Louisa Graupe與Julika Schwarz，近日研發(fā)出一款創(chuàng)新型空氣制水裝置，以應(yīng)對全球數(shù)十億人面臨的飲用水短缺難題。該項(xiàng)目名為“空氣制水”，利用先進(jìn)材料與3D打印技術(shù)，將空氣中的水分高效轉(zhuǎn)化為可直接飲用的清潔水，每天產(chǎn)水量約為六升，足以滿足一個小家庭的日常需求。

這一想法源于一個嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)：數(shù)十億人仍然缺乏可靠的水源，這種缺水現(xiàn)象導(dǎo)致營養(yǎng)不良、疾病，每年造成數(shù)千例可預(yù)防的死亡。現(xiàn)有的從大氣中收集水的系統(tǒng)通常體積龐大、價格昂貴且技術(shù)要求高，這限制了它們在許多地區(qū)的應(yīng)用。Louisa Graupe和Julika Schwarz希望將同樣的理念轉(zhuǎn)化為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、可移動且人人都易于使用的形式。

△從空氣中提取水份示意圖

將空氣轉(zhuǎn)化為潔凈水

該裝置的技術(shù)核心是金屬有機(jī)骨架（MOF），這是一種多孔材料，能夠高效吸附空氣中的水分子。當(dāng)裝置處于打開狀態(tài)時，這些材料會從空氣中吸收水分子。關(guān)閉裝置會將熱量困在內(nèi)部，使水分凝結(jié)成液體，流入底部的一個小水箱。在兩小時內(nèi)，這個循環(huán)就能產(chǎn)生可以直接飲用的新鮮飲用水，無需過濾或復(fù)雜的維護(hù)。

△移動制水裝置的不同組件

從概念到原型的整個過程由3D打印完成，這為設(shè)計(jì)師提供了速度和靈活性。底部的透明水箱以及上方的中間部分均采用熔融沉積成型 (FDM) 技術(shù)，使用PETG材料制作而成；而包括蓋子在內(nèi)的上部則采用立體光刻技術(shù) (SLA) 制作而成。蓋子由四個獨(dú)立的部件打印而成，在組裝前需要進(jìn)行后處理。

未來的應(yīng)用前景

通過結(jié)合這些技術(shù)，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)每個部分的功能進(jìn)行定制，同時保持整個設(shè)備的輕量化和模塊化。這種方法也指明了未來的方向，因?yàn)閿?shù)字設(shè)計(jì)文件最終可以在全球范圍內(nèi)共享，讓各個社區(qū)能夠按需生產(chǎn)自己的設(shè)備。

該裝置的每一個細(xì)節(jié)都源于人們在日常生活中的使用方式。它配有方便攜帶的手柄，透明的儲水箱可以顯示已收集的水量，模塊化結(jié)構(gòu)方便拆卸維修或擴(kuò)大使用規(guī)模。緊湊的尺寸使它看起來更像是一件日常家居用品，而非一臺高科技機(jī)器，更適合家庭使用。

盡管“空氣中的水”仍處于原型階段，但它展現(xiàn)了精心設(shè)計(jì)如何將先進(jìn)的科學(xué)轉(zhuǎn)化為實(shí)用且以人為本的成果。格勞普和施瓦茨并不認(rèn)為他們的發(fā)明是一件成品，而是一個概念的開端，這個概念可以發(fā)展壯大，服務(wù)于整個社區(qū)。