全球仍有数十亿人无法可靠获得安全饮用水。联合国估计，有22亿人无法获得安全管理的饮用水，而从加利福尼亚到中东的地区越来越依赖海水淡化厂将海水转化为淡水。所以，你知道的，毫无压力。

海水淡化可以提供关键的水源，但当今最常见的方法存在重大缺陷。反渗透迫使水通过特殊膜来去除盐分，而热蒸馏则利用热量将淡水从海水中分离。这两种方法都可能消耗大量能源，通常需要在过程前后进行水处理，并产生一种高度浓缩的咸味废物，称为盐水。当这些盐水被排回海洋时，会增加局部盐度并降低氧气水平，为海洋生物创造有害条件。简而言之：我们得到了饮用水，鱼却得到了一个充满敌意的工作环境。

罗切斯特大学的研究人员开发了一种不同的方法，可能有助于同时解决其中几个问题。罗切斯特大学光学研究所的科学家们创建了一种太阳能热淡化系统，旨在高效生产淡水，而不产生液体盐水，也不需要化学添加剂来预处理 incoming 水。该方法在《光：科学与应用》杂志上发表的一篇论文中描述。该研究由光学和物理学教授、罗切斯特大学激光能量学实验室的高级科学家郭春雷领导。

这项技术的核心是由经过飞秒激光处理的黑色金属制成的太阳能面板。飞秒是一个极其短暂的时间单位，等于一千万亿分之一秒。这些超快激光的脉冲可以精确改变材料表面，创造出微观结构，从而显著改变其与光和水的相互作用。激光处理使金属极其有效地吸收阳光，并赋予其超润湿特性，意味着水会迅速在表面扩散而不是形成水珠。

每个面板包含一个激光处理的活动区域，该区域在其表面吸引一层非常薄的海水。深色金属吸收几乎所有的入射太阳辐射，加热水并使其蒸发。蒸发留下盐和其他溶解矿物质。面板不是让这些材料在蒸发发生的地方积累，而是将它们引导到两侧未经处理的区域，称为被动区域。这种移动很重要，因为盐积累是太阳能淡化系统面临的最大挑战之一。如果矿物质在活动表面形成硬层，它们会阻碍水的流动，最终使系统停止工作。

郭说，以前的太阳能热淡化系统在使用由水和氯化钠制成的简化人工海水的实验室实验中通常表现良好。当氯化钠在水蒸发时结晶，它倾向于形成相对颗粒状和多孔的结构。水可以继续通过这些晶体移动，帮助溶解积累的盐，使表面更容易清洁。但真实的海水是另一回事。除了氯化钠，它还含有镁、钙和许多其他溶解物质。其中一些化合物可以结晶成坚硬、致密的沉积物，孔隙率要低得多。这类似于淋浴头或茶壶内逐渐积累的矿物水垢。然而，在淡化系统中，挑战要大得多，因为海水中的溶解盐含量是普通自来水的数百倍。随着这些沉积物的积累，水不再能自由地流过表面，降低效率并最终堵塞系统。

为了克服这个问题，郭的团队精心设计了微观结构，使盐和其他矿物质能够被引导到被动区域，在那里它们可以无害地积累。在测试中，该系统使用真实海水运行，并成功生产淡水，同时将盐和其他矿物质推向侧面。被动区域中的积累材料可以定期移除，并且由于它含有锂和其他有价值的矿物质，可以收集并可能用于其他目的。