世界上超过10亿人难以获取淡水，这个问题日益严重：预计到2025年，高达三分之二的人口将面临水资源短缺的问题。为了解决这个问题，一些富裕的社区已经投资海水淡化厂以将含盐的海水转化为纯净的饮用水。但是这些淡化厂的成本对于大部分社区还是难以承担的。如今，研究者们已经研究出了一种太阳能供电技术，用以支持小规模的海水淡化系统，甚至将实现家庭单位的使用。
该方法是对一项被称为太阳能蒸馏器的旧技术进行新应用。这些蒸馏器——被透明的塑料帆布或者玻璃外壳覆盖的大型容器——让阳光直接照射容器里的海水。水将会被蒸发而盐分将被留下，继而水蒸气在塑料或玻璃上凝结并被获取。而问题在于生产量，太阳对水的蒸发如此慢以致于只有极少的纯净水产生——少到大部分人不愿意使用这种方法。
为了解决生产量的问题，研究者们试图在海水表面放置一层浮动薄膜，薄膜上满是纳米级金属颗粒，通常由黄金制成。金对于阳光有良好的吸收能力，并且纳米颗粒会将太阳能聚集到微小的热点来提高蒸发效率。但是金，相比于能完成同样工作的其他金属来讲，十分昂贵。
现在，由中国南京大学电子工程师朱嘉带领的研究者们已经做出了铝制太阳能吸收剂，铝是地球上含量最丰富，最便宜的金属之一。通常情况下，铝仅仅擅长吸收只占太阳光谱一小块的紫外线。但是朱嘉的团队通过两步处理扩大了吸收范围。首先，他们将铝箔刺出具有规则阵列的小孔，每个孔之间大约隔300纳米。该阵列阻止了阳光被平面反射出去，而是通过该薄膜分散阳光，增大了阳光被吸收的可能性。研究者们还向氧化铝薄膜上喷涂了额外剂量的汽化铝。新增的铝将在表面形成薄薄一层铝箔。但是在小孔中，铝原子将被揉成微小“孤岛”用于增加薄膜吸收太阳光的可能性。
这些铝岛像金颗粒一样发挥作用，将能量聚集到热点借此提高这些位置的蒸发效率。该方法效果极好，海水净化效率比没有薄膜的要高近三倍，他们在《自然光子学》上发表了该报告。依靠大量的阳光撞击蒸馏器，每平方米薄膜每小时能生产2到8升水。测试显示净化后的水中只含有微量的盐——比世界卫生组织和美国环保局针对饮用水安全作出的要求还要少。
该新技术短期内不可能取代工业级过滤技术。那些技术在大规模净水处理中更加有效，每平方米的薄膜每小时能产生65升水，得克萨斯大学奥斯汀分校化学工程师和海水淡化专家Benny Freeman表示。然而如今的海水淡化厂要求大量的能量输入，通常来自于化石燃料。很多发展中国家和个人家庭都无法承担其费用。因此该新技术能针对个体单位净化所需用水提供一种廉价的方法。“该方法当然有大量的需求，”Freeman表示，“如果你能在小范围内提供干净的淡水，就可能成为规则改变者。”
这就是说，Freeman补充道，淡化海水的新方法在实现应用推广前仍有很长的路要走。在他们最近的实验中，该装置运行了25个1小时周期后性能有一点下降。但现实应用要求它能够持续数月或者数年。研究者们也将寻找一种处理水蒸发后残留的剩余盐卤。但是随着很多人对淡水的强烈需求，这种便宜的净化淡水方式前景十分光明。
审稿：董子晨曦 翻译：聂辰成
原文链接：http://www.sciencemag.org/news/2 ... lake-world-s-thirst
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