Figure １麻省理工研究生George Ni端着一个泡泡膜包裹的、海绵状的装置，用来吸收太阳光并加热水至沸腾，产生水蒸气通过气孔。Jeremy Cho摄
想煮开水吗?忘掉茶壶，拿起泡泡膜吧，麻省理工学院的一支科研团队如是说。研究生George Ni和教授Gang Chen都是其中成员。
在他们新发表在《自然-能源》（Nature Energy）上的文章中，Ni及其合作者将他们的设计描述为简易的“太阳能水蒸气发生器”，不需反射镜或昂贵的透镜会聚阳光，仅用周围环境的一点阳光煮开水、生成水蒸气。
他们的设计基于其团队先前在2014年开发的太阳能吸收装置，其中包含一个用石墨烯和泡沫碳制成的流动的海绵状材料。利用此装置，研究者得以把85%的入射太阳光用于转化水蒸气。这一转化效率意味着他们必须用10倍于正常户外阳光强度的人造光源来生成足够的水蒸气。
设计过程中的关键问题在于，尽管海绵状材料能很好地吸收阳光，但它也会向周围环境辐射热量。于是，团队开始探索减小体系热损失的方法。
很快，他们将目标锁定在涂有光谱选择性吸收材料的薄铜板上，试图在吸收阳光的同时保证热量不散失。选铜是因为其导热性好。当与蓝色、金属般的吸收材料结合在一起时，铜板限制了热量向周围环境的辐射。
然而，这种结构没有杜绝热对流：当上方空气经过装置表面时，空气对流也会使得体系能量逸散。
Chen说，那时他不停问自己，我们能否不通过聚光设计，在平常条件下就能在屋顶将水煮沸？
虽然看上去难以置信，但灵感很快光顾了他。那时，Chen十六岁的女儿正为一个科学挑战赛项目制造温室。用简单的材料，包括泡泡膜，Chen说女儿能够在冬天使得温室温度到达160华氏度（约71℃）。
紧接着，Chen向Ni提议，用这种廉价易得的材料，把来自阳光的热量收集在泡泡中。Ni说：
“开始我对这个想法十分怀疑……我觉得这种材料性能不够好。但为使得空气收集效应更明显，我们试验了带有更大泡泡、透明度更高的泡泡膜，结果成功了。现在有了泡泡膜，我们不再需要反射镜来会聚阳光。”
此时，新设计的体系包含：
1. 用石墨烯和泡沫碳制作的海绵状材料
2. 一层蓝色的、金属般的涂层——一般用在太阳能热水器中——可以同时做到吸收阳光并收集热量
3. 透明度高的、有较大泡泡的泡泡膜
Figure ２泡泡膜，和选择性吸收装置结合在一起，以防热量从海绵表面逃离。GEORGE NI摄
将装置钻了个孔，置于水中，研究者发现水被加热至沸腾，水蒸气出现了。研究者还发现，“即使天气相对阴冷”，此装置仍然能将水加热到100℃。
研究者希望这种简易的装置可以获得更广阔的应用，大至海水淡化与污水处理，小至民用热水器，为其提供更廉价的选择。
本文作者：Melissa C. Lott的研究关注能源、环境、技术和政策的交叉领域。
翻译：扈官威，审校：吴非
（原文链接：http://blogs.scientificamerican.com/plugged-in/want-to-boil-water-step-1-grab-some-bubble-wrap/）
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