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發佈日期
2026-06-17
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5分鐘
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美國 University of Rochester 研究團隊研發出全新太陽能海水淡化技術，無需化學添加劑，亦不產生有害鹵水廢料。系統核心是採用飛秒雷射蝕刻黑色金屬板，藉超強吸光及毛細吸水特性蒸餾海水，並可自動將鹽分導離工作表面。更重要是，剩餘鹽分可進一步提取鋰，為電動車電池供應鏈提供可持續來源。相關研究已刊登於《Light: Science & Applications》期刊。
傳統淡化技術問題多 海洋生態受威脅
聯合國估計全球約 22 億人缺乏安全飲用水，各地廣泛依賴海水淡化廠。然而逆滲透及熱蒸餾等傳統技術耗能甚高，且會產生高濃度鹵水，排回海洋後會令鹽度上升及含氧量下降，對海洋生態造成嚴重破壞。
雷射蝕刻黑色金屬板 超強吸光兼自潔
University of Rochester 光學研究所 (Institute of Optics) Chunlei Guo 教授領導團隊，研發出以飛秒雷射精密蝕刻黑色金屬板，令表面具備超強吸光及毛細吸水特性。金屬板「主動區」將薄層海水橫跨表面，吸收幾近所有太陽輻射後蒸餾出淡水，同時將鹽分及礦物質自動導向邊緣「被動區」，防止堵塞，確保淡化過程持續運行。
真實海水成分遠比實驗室模擬複雜，鎂、鈣等礦物質結晶後會形成緻密硬垢，如同花灑頭或水煲內壁積垢，最終令裝置失效。研究團隊透過精確蝕刻金屬紋路，令各種鹽分自行脫落。
借「咖啡環效應」推走積垢
研究團隊亦巧妙運用「咖啡環效應」(coffee ring effect) 解決積垢問題。Chunlei Guo 教授解釋：「咖啡液滴在桌面乾涸後，邊緣會留下一圈濃縮咖啡粒。我們應用同一原理，將鹽分推向被動區。」
團隊以太平洋、大西洋及印度洋實際海水樣本測試，系統成功實現表面自潔功能，在不影響效率下持續提取淡水。
廢鹽變資源 順帶提取電動車電池用鋰
這項技術另一大優勢，是可從剩餘鹽分提取鋰。在另一篇刊登於《Journal of Materials Chemistry A》之論文中，團隊展示在金屬板微細紋路中嵌入鈦酸氫 (hydrogen titanate) 納米粒子方法，成功將鋰與其他鹽分分離。團隊以 Great Salt Lake 水樣測試，可提取約 50% 鋰。
Chunlei Guo 教授指出：「從地底開採鋰對能源及環境消耗極大，直接從鹽水中提取，未來將是非常重要方向。」鋰是鋰離子電池關鍵材料，廣泛應用於電動車及各類電子裝置。
小裝置概念已驗證 商業化是下一步
目前技術已在小型裝置完成概念驗證，研究團隊認為具備可擴展潛力，有望協助解決全球水資源短缺，同時建立更可持續礦產供應鏈。研究由 National Science Foundation、Bill & Melinda Gates Foundation 及 Worldwide Universities Network 資助。
隨著全球水荒問題加劇，加上電動車市場對鋰需求持續攀升，這類「淡化水同時採礦」跨界技術料將獲得更多商業資金關注。技術能否從實驗室走向量產，預計將成為後續報道焦點。