近年来，德克萨斯州经历了一系列风暴，从2017年的哈维飓风到2021年的极寒天气，导致大部分居民面临危险，数百万人长时间缺乏电力和水源。

这些自然灾害促使德克萨斯大学奥斯汀分校的一位研究人员重新聚焦于开发能够帮助社区应对极端天气的创新技术。她最新的项目是一个杯子大小的装置，能够利用微小的电流迅速清除水中的细菌。在实验室测试中，该设备在约20分钟内成功去除了奥斯汀沃勒溪中2至3盎司水样中99.997%的大肠杆菌，并且功能远不止于此。

“我们能够以极少的能量清洁水源，因为我们利用电场引导细菌细胞，而大多数细菌细胞本身就像游泳者一样，能够主动向电极移动并被捕获，”科克雷尔工程学院沃克机械工程系的副教授艾玛·范（D. Emma Fan）表示，她是最近在《ACS Nano》上发表该研究的负责人。

该装置的核心是研究团队之前开发的“分支”电极。这种专利电极的设计灵感来源于树木的根系，能够在多个方向上移动。

当电流通过时，装置会产生一个吸引大肠杆菌细胞的磁场，使它们自愿“游”入电极的分支中。

电极采用石墨泡沫材料，能够在电场中保持耐用性，并可连续工作数小时。除了高效之外，该设备的成本也非常低——制造泡沫包裹电极的费用不到2美元。

使用起来也非常简单。首先，将装满电极的杯子浸入水中。接着，给它施加电流，等待电极将细菌捕捞出来。最后，稍等片刻，倒掉水，便可饮用。

研究人员目前正在探索将其商业化的途径，下一步是简化杯子的设计。用于从沃勒溪净化水的原型是3D打印而成。团队希望进一步简化电极的插入和取出过程。

目前市场上存在几种简单的商业水过滤方法，但每种方法都有明显的缺陷。消毒药物会释放氧化剂，误食后可能对人体有害；反渗透系统需要高水压，而太阳能蒸发则依赖持续的阳光，在自然灾害中不够可靠。

此外，电能的使用可以与储能电池结合，方便在家庭、办公室或汽车中使用。其能源成本远低于各种新兴技术，如太阳能蒸发的千分之一。

该装置中使用的电极最初是为超级电容器设计的。预计到2050年，德克萨斯州的人口将翻一番，因此在哈维飓风后，研究应对能力的需求促使范将研究重点转向自然灾害。

在停电或缺水的情况下，拥有这种技术的人可以开车到小溪或河流旁，通过简单的直流-交流转换器将其连接到汽车电池上，净化水源带回家作为饮用水。它也可以通过同样原理的太阳能电池板供电。

“当我们的供水基础设施瘫痪时——没有水、没有气、没有电——我们需要使用这种设备来清洁可以从池塘、溪流或河流中提取的水，”范说。“我们相信我们的设备终将满足这一需求。”