霧水收集對解決水資源短缺具有重要的意義，如何提升霧水收集效率一直是研究熱點(diǎn)。高效的霧水收集需要同時滿足高效捕捉和快速傳輸兩個嚴(yán)苛的條件。受大自然啟發(fā)，制備合適的仿生系統(tǒng)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)這兩個嚴(yán)苛條件的有效方法。然而，目前制備的仿生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)單一，精度較低，無法實(shí)現(xiàn)高效的霧水收集。

近日，西南科技大學(xué)李國強(qiáng)教授領(lǐng)導(dǎo)的仿生微納精密制造團(tuán)隊(duì)，受小麥麥芒啟發(fā)，利用PμSL3D打印技術(shù)（深圳摩方材料科技有限公司，nanoArch® S130）構(gòu)造了仿生麥芒分級系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高效的霧水收集。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計的仿生麥芒霧水收集系統(tǒng)，表面分布有眾多微型刺狀取向收集器，擴(kuò)大了收集的有效面積，增強(qiáng)了霧滴捕捉效率，并突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)下滴狀傳輸?shù)南拗疲瑢?shí)現(xiàn)了高速的膜狀傳輸，極大地提高傳輸速度和收集效率。該系統(tǒng)的水霧收集效率可達(dá)5.9g/cm2·h，有望應(yīng)用于液滴傳輸、藥物運(yùn)輸、細(xì)胞牽引、海水淡化等科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

圖2 自然麥芒與仿生麥芒的結(jié)構(gòu)特征及演變規(guī)律。a-c.自然麥芒表面微刺、凹槽的結(jié)構(gòu)特征統(tǒng)計曲線圖。d-e.5種不同結(jié)構(gòu)形式仿生系統(tǒng)示意圖。f-g. 不同結(jié)構(gòu)形式仿生系統(tǒng)的表征。h.仿生麥芒隨微刺數(shù)目增加的結(jié)構(gòu)演變示意圖。

圖3 不同結(jié)構(gòu)形式仿生麥芒的霧水收集過程。a-e. 仿生脊柱（Ⅰ）、仿生凹槽（Ⅱ）、仿生麥芒體系（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）在水霧環(huán)境下逆重力的霧滴捕捉輸運(yùn)過程。

圖4 仿生麥芒的水霧收集作用機(jī)理。a-c. 仿生脊柱（Ⅰ）、仿生凹槽（Ⅱ）、仿生麥芒體系（Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）逆重力下的霧滴運(yùn)輸距離、速度、體積的統(tǒng)計曲線圖。d-f. 仿生脊柱、仿生凹槽、仿生麥芒體系的霧水收集機(jī)理分析。