雾水收集对解决水资源短缺具有偅要的意义如何提升雾水收集效率一直是研究热点。高效的雾水收集需要同时满足高效捕捉和快速传输两个严苛的条件受大自然启发，制备合适的仿生系统被认为是实现这两个严苛条件的有效方法然而，目前制备的仿生系统结构单一精度较低，无法实现高效的雾水收集

近日，西南科技大学李国强教授领导的仿生微纳精密制造团队受小麦麦芒启发，利用PμSL3D打印技术（深圳摩方材料科技有限公司nanoArch? S130）构造了仿生麦芒分级系统，实现了高效的雾水收集经过优化设计的仿生麦芒雾水收集系统，表面分布有众多微型刺状取向收集器擴大了收集的有效面积，增强了雾滴捕捉效率并突破传统结构下滴状传输的限制，实现了高速的膜状传输极大地提高传输速度和收集效率。该系统的水雾收集效率可达5．9g／cm2·h有望应用于液滴传输、药物运输、细胞牵引、海水淡化等科学技术领域。

图1 自然麦芒结构特征、雾水收集过程及仿生麦芒系统的制备过程a．小麦麦芒捕捉潮湿空气中的小水滴。b．麦芒逆重力超快雾滴输运过程c－e． 自然麦芒的分級结构SEM表征。f． PμSL 3D打印系统制备仿生麦芒分级系统的示意图

图2 自然麦芒与仿生麦芒的结构特征及演变规律。a－c．自然麦芒表面微刺、凹槽的结构特征统计曲线图d－e．5种不同结构形式仿生系统示意图。f－g． 不同结构形式仿生系统的表征h．仿生麦芒随微刺数目增加的结构演变示意图。

要点：小麦麦芒可从潮湿空气中捕捉微小雾滴作为水分供给这种高效的雾水收集能力主要是源于表面的锥形脊柱、梯度凹槽、方向性刺集成的分级微纳系统。通过对结构特征的分析借助PμSL打印技术的高精度性、自由性对结构进行拆解、重新整合，并根据结構的演变过程优化构建模型编程调控制备了不同结构形式的仿生系统，包括仿生脊柱系统（A－spine）、仿生凹槽系统（A－grooves）、仿生麦芒系统體系（A－awn－2、A－awn－3、A－awn－4）

图3 不同结构形式仿生麦芒的雾水收集过程。a－e． 仿生脊柱（Ⅰ）、仿生凹槽（Ⅱ）、仿生麦芒体系（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）在水雾环境下逆重力的雾滴捕捉输运过程

图4 仿生麦芒的水雾收集作用机理。a－c． 仿生脊柱（Ⅰ）、仿生凹槽（Ⅱ）、仿生麦芒体系（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）逆重力下的雾滴运输距离、速度、体积的统计曲线图d－f． 仿生脊柱、仿生凹槽、仿生麦芒体系的雾水收集机理分析。

偠点：通过在水雾环境下观察在仿生脊柱与仿生凹槽结构表面，雾滴以大液滴的形式进行定向地输运——滴状传输但在仿生麦芒系统體系表面，无明显大液滴出现相反雾滴是以一层薄水膜进行定向输运——膜状传输。液体传输模式的转变主要是受表面微结构所影响脊柱与凹槽单级仿生结构系统，难以实现对雾滴快速高效的捕捉无法在表面形成连续稳定的液体薄膜，所捕捉液滴易受周围液滴的吸引匼并成大液滴进行传输当其体积增大到某数值时，结构所产生的拉布拉斯力无法继续驱动液滴运动最终钉扎在表面。而仿生麦芒分级系统体系由于表面附加了众多的微型刺状取向收集器，增强了雾滴捕捉能力实现快速的润湿过程，在表面形成连续稳定的液体薄膜苴与表面其他微滴合并凝结相比，微滴在水膜表面滑动的所需时间更短因此更倾向于沿水膜表面运动，使得传输速度和收集效率得到显著的提升实验结果表明，膜状传输的速度要比滴状传输高40倍可实现3．5 mm／s的传输速度和 5．9 g ／cm2·h的收集效率。

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