基于沙漠甲虫启发的交替润湿性微通道雾水收集表面开发及其仿生增效机制研究

本研究针对干旱地区水资源短缺问题，开发了一种融合仿生微结构与润湿性调控的高效雾水收集技术。通过模拟沙漠甲虫鞘翅的亲疏水交替图案和鸟巢蕨的宏观导流结构，实现了约30%的集水效率提升。该技术无需真空设备，为大气水资源开发提供了可规模化应用的解决方案。

　　

受沙漠甲虫鞘翅启发，本研究创新性地开发了具有交替亲水-疏水区域的褶皱微结构雾水收集表面。通过将亲水性的二氧化硅(SiO₂)颗粒分散于疏水性聚四氟乙烯(PTFE)褶皱图案基底，构建了仿生微通道系统：亲水凸起促进液滴冷凝与捕获，而疏水褶皱区域则像微通道一样引导液滴定向传输，较平面结构提升约30%集水效率。研究进一步引入鸟巢蕨叶片几何漏斗状生长模式，形成微尺度甲虫仿生结构与宏观蕨类仿生几何的双重仿生机制。森林环境实地雾收集实验证实了该装置的优异性能，且整个制备过程可在常压下完成，无需高真空技术和昂贵设备。这种高效雾水收集装置为缺水地区的水资源获取提供了可扩展、可持续且低成本的解决方案。