霧豎琴即使在最輕的霧中也能收獲水

當您跨過使用輕霧的新型集水方式時，會得到什么?答案：水比您預期的要多得多。霧豎琴的開發是弗吉尼亞理工學院的跨學科工程與仿生設計的配對，于2018年首次被報道。霧豎琴的發展背后的希望很簡單：在世界上缺水但有霧的地區，使可用霧水可能成為可持續的選擇。雖然已經使用了霧網，但霧豎琴的出色效率可能會大大增加全世界可以進行霧收割的地區的數量。區別在于霧豎琴具有從比其前輩更低密度的霧中提取水的超強能力。

合作的方法是將新設計與現有科學相結合。該科學是由工程學院機械工程系的助理教授喬納森·博雷科(Jonathan Boreyko)發起的。他的小組假設了豎琴方法，并描述了豎琴原型的性能。設計開發由建筑與城市研究學院工業設計系的布魯克·肯尼迪副教授領導。肯尼迪的產品開發和材料知識使該項目達到了可以在現實環境中進行原型設計和測試的地步。早期的資金來自創意，藝術和技術研究所。

肯尼迪說：“全世界有數十億人面臨缺水問題。” “我們認為霧豎琴是相對簡單，技術含量較低的發明的一個很好的例子，該發明利用了自然界的見識來幫助社區滿足其最基本的需求。”

“豎琴”設計使用平行線從霧中收集環境水，而全球范圍內使用的當前技術主要依賴于篩網。新設備經過實驗室驗證的理論是，平行線在收集水，避免堵塞和增加排水到集水器方面效率更高。研究人員的小規模早期測試表明，在高霧條件下，其豎琴的速度比那些帶有網孔的豎琴的速度高2到1倍。

測試然后從字面上移到了現場。在弗吉尼亞理工大學肯特蘭農場的空地上，當時本科的布蘭登·哈特(Brandon Hart)建造了屋頂結構，以防止降雨影響觀測結果。在這些覆蓋物的下方，將霧豎琴與三種不同的網狀收割機并排放置：一臺的線徑等于豎琴的直徑，一臺的線徑最適合于收割，一臺使用Raschel篩網(由平整的網制成)水平支撐之間呈V形陣列的面板色帶。目前，這種V形網格在世界各地的霧氣采集站點中最受歡迎。

盡管實驗室使用了大霧條件，但弗吉尼亞理工大學周圍的實際霧條件通常要輕得多。隨著現場測試的開始，Boreyko和Kennedy懷疑可用的霧氣會提供他們進行適當測試所需的反饋。他們感到驚喜。

當霧開始在新河谷的山丘上滾動時，霧豎琴總是顯示出結果。在薄霧中，網狀收集器的收集管完全沒有滴水。即使霧氣密度增加，豎琴的表現仍然優于同伴。根據霧的密度，輸出范圍從兩倍的輸出到幾乎20倍。

綜合實驗室研究和現場數據，研究人員確定收集潛力是多種因素的結果。其中最大的是網眼和豎琴之間可收集的水滴大小。要在兩種情況下都進行收割，當空氣通過時，水必須在網眼或豎琴上被捕獲，并通過重力向下進入收集點。防霧豎琴僅使用垂直線，為移動水滴創建暢通無阻的路徑。相比之下，網狀集塵器既有水平結構又有垂直結構，水滴必須大得多才能穿過水平件。在現場測試中，網狀收集器通常要求液滴的大小大約是豎琴之前下降的100倍。永不滴落的水只會蒸發而無法收集。

博雷科說：“我們已經知道在大霧中，我們至少可以得到兩倍的水。” “但實現我們的現場測試，我們可以得到平均達20倍以上的水在一個溫和的大霧給了我們希望，我們可以極大地提高區域的廣度霧收獲是獲得分散的，新鮮的可行工具的水。”