仿生介孔杂化材料：基于生物硅结构的喀斯特地区干湿循环高效集水技术

（编辑推荐）本研究创新性地开发了仿生多孔冷凝材料，通过正交实验优化亲疏水性能（0.3 mL 30% H2O2配方）和铝纤维改性（≤4 g），实现孔隙率～58%、热扩散率提升37.5%，在模拟喀斯特昼夜温湿循环中展现动态吸附-解吸能力（夜间持水量提高140%），为干旱区微灌溉和湿度调控提供新策略。

　　

亮点

本研究揭示了多孔结构形成与水收集性能调控的协同机制：发泡剂（H₂O₂）与水的阈值配比（0.3 mL+3.4 mL）通过控制气泡成核/生长动力学，构建开放通道网络（Feret直径0.83 mm），实现毛细管驱动输水与热介导冷凝的平衡。

最佳配比模拟亲水材料

如图4所示，当H₂O₂添加量达临界值0.3 mL时，材料孔隙率（58.3%）与水收集率（0.068 g^?1 h^?1）同步达到峰值。过量发泡剂会导致气泡合并，破坏结构稳定性——这就像制作完美蛋糕时，恰到好处的膨松剂才能形成均匀气孔。

多孔结构形成与水收集性能调控机制

铝纤维网络（≤0.1 mm）如同微型"热力高速公路"，通过阈值控制的热扩散增强（37.5%）加速夜间露水凝结，同时日间促进蒸发散热。这种孔-热协同效应使材料在极端温变下仍保持结构稳定，就像沙漠甲虫背甲的温度自适应系统。

结论

该仿生材料通过仿生矿化（biomimetic mineralization）策略，将喀斯特地区天然生物硅结构与人工铝纤维热网络结合，在模拟昼夜循环中实现日均集水量提升42.3%，为干旱区水资源可持续利用提供"自然-人工"混合解决方案。