受竹笋启发的超越表面积与疏水性的雾气收集技术 开放获取

《RSC Applied Interfaces》：Bamboo-shoot-inspired fog collection beyond surface area and hydrophobicityOpen Access

　　

竹笋表皮具有表皮毛和表面通道，这些结构为捕获雾滴及实现定向输水提供了设计灵感。本研究通过分析天然竹笋表皮以及3D打印的仿生收集器，探讨了类似毛发的微结构、表面润湿性以及几何形状如何影响雾水的收集效果。来自竹笋基部、中部和顶部的天然表皮均表现出疏水特性，其水接触角超过100°。带有毛发的表皮具有更高的表观疏水性，能够收集更多水分，这一现象证实了表皮毛发在捕获、聚合并释放水滴过程中的重要作用。高速成像显示，积聚的水滴会使柔软的表皮毛向下弯曲，然后沿毛发方向脱落。受此机制启发，研究人员制造出了带有通道和微刺的3D打印表面，并对其进行了PDMS涂层处理。经过涂层的2D打印样品的雾水收集能力得到提升，添加了干扰物质的样品所收集的水量从1.01克增加到3.23克，而未添加干扰物质的样品则从0.896克增加到3.44克。基于STL文件的几何分析进一步表明，雾水收集并非仅由总表面积或疏水性决定，而是取决于有效迎雾面积、水滴附着性、定向输水能力以及三维表面利用效率之间的相互作用。这项研究提出了一种以竹笋为灵感的策略，用于设计人工集水界面。

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? 2026 作者。由英国皇家化学学会出版

2026

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