當(dāng)您跨過使用輕霧的新型集水方式時(shí)，會(huì)得到什么?答案：水比您預(yù)期的要多得多。霧豎琴的開發(fā)是弗吉尼亞理工學(xué)院的跨學(xué)科工程與仿生設(shè)計(jì)的配對(duì)，于2018年首次被報(bào)道。霧豎琴的發(fā)展背后的希望很簡(jiǎn)單：在世界上缺水但有霧的地區(qū)，使可用霧水可能成為可持續(xù)的選擇。雖然已經(jīng)使用了霧網(wǎng)，但霧豎琴的出色效率可能會(huì)大大增加全世界可以進(jìn)行霧收割的地區(qū)的數(shù)量。區(qū)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(qiáng)能力。

合作的方法是將新設(shè)計(jì)與現(xiàn)有科學(xué)相結(jié)合。該科學(xué)是由工程學(xué)院機(jī)械工程系的助理教授喬納森·博雷科(Jonathan Boreyko)發(fā)起的。他的小組假設(shè)了豎琴方法，并描述了豎琴原型的性能。設(shè)計(jì)開發(fā)由建筑與城市研究學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)系的布魯克·肯尼迪副教授領(lǐng)導(dǎo)。肯尼迪的產(chǎn)品開發(fā)和材料知識(shí)使該項(xiàng)目達(dá)到了可以在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和測(cè)試的地步。早期的資金來自創(chuàng)意，藝術(shù)和技術(shù)研究所。

肯尼迪說：“全世界有數(shù)十億人面臨缺水問題。” “我們認(rèn)為霧豎琴是相對(duì)簡(jiǎn)單，技術(shù)含量較低的發(fā)明的一個(gè)很好的例子，該發(fā)明利用了自然界的見識(shí)來幫助社區(qū)滿足其最基本的需求。”

“豎琴”設(shè)計(jì)使用平行線從霧中收集環(huán)境水，而全球范圍內(nèi)使用的當(dāng)前技術(shù)主要依賴于篩網(wǎng)。新設(shè)備經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)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(guī)模早期測(cè)試表明，在高霧條件下，其豎琴的速度比那些帶有網(wǎng)孔的豎琴的速度高2到1倍。

測(cè)試然后從字面上移到了現(xiàn)場(chǎng)。在弗吉尼亞理工大學(xué)肯特蘭農(nóng)場(chǎng)的空地上，當(dāng)時(shí)本科的布蘭登·哈特(Brandon Hart)建造了屋頂結(jié)構(gòu)，以防止降雨影響觀測(cè)結(jié)果。在這些覆蓋物的下方，將霧豎琴與三種不同的網(wǎng)狀收割機(jī)并排放置：一臺(tái)的線徑等于豎琴的直徑，一臺(tái)的線徑最適合于收割，一臺(tái)使用Raschel篩網(wǎng)(由平整的網(wǎng)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(wǎng)格在世界各地的霧氣采集站點(diǎn)中最受歡迎。

盡管實(shí)驗(yàn)室使用了大霧條件，但弗吉尼亞理工大學(xué)周圍的實(shí)際霧條件通常要輕得多。隨著現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的開始，Boreyko和Kennedy懷疑可用的霧氣會(huì)提供他們進(jìn)行適當(dāng)測(cè)試所需的反饋。他們感到驚喜。

當(dāng)霧開始在新河谷的山丘上滾動(dòng)時(shí)，霧豎琴總是顯示出結(jié)果。在薄霧中，網(wǎng)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(xiàn)仍然優(yōu)于同伴。根據(jù)霧的密度，輸出范圍從兩倍的輸出到幾乎20倍。

綜合實(shí)驗(yàn)室研究和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，研究人員確定收集潛力是多種因素的結(jié)果。其中最大的是網(wǎng)眼和豎琴之間可收集的水滴大小。要在兩種情況下都進(jìn)行收割，當(dāng)空氣通過時(shí)，水必須在網(wǎng)眼或豎琴上被捕獲，并通過重力向下進(jìn)入收集點(diǎn)。防霧豎琴僅使用垂直線，為移動(dòng)水滴創(chuàng)建暢通無阻的路徑。相比之下，網(wǎng)狀集塵器既有水平結(jié)構(gòu)又有垂直結(jié)構(gòu)，水滴必須大得多才能穿過水平件。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中，網(wǎng)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(huì)蒸發(fā)而無法收集。

博雷科說：“我們已經(jīng)知道在大霧中，我們至少可以得到兩倍的水。” “但實(shí)現(xiàn)我們的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，我們可以得到平均達(dá)20倍以上的水在一個(gè)溫和的大霧給了我們希望，我們可以極大地提高區(qū)域的廣度霧收獲是獲得分散的，新鮮的可行工具的水。”