受沙漠甲蟲、仙人掌和豬籠草的啟發(fā)，哈佛大學(xué)約翰·A·保爾森工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)和Wyss生物工程研究所的研究人員，結(jié)合多種生物體的特性設(shè)計(jì)出一種高性能仿生材料，可更為有效地從空氣中收集水。這一方法不僅可用于解決某些地區(qū)干旱缺水的問題，也為未來仿生學(xué)發(fā)展打開了新的思路。相關(guān)研究成果發(fā)表在最新一期的《自然》雜志上。

　　一些生物可在干旱的環(huán)境中生存，因?yàn)樗鼈円堰M(jìn)化出可從稀薄而潮濕的空氣中收集水的機(jī)制。例如納米布沙漠甲蟲，其翅膀上有一種超級(jí)親水紋理和超級(jí)防水凹槽，可從風(fēng)中吸取水蒸氣。當(dāng)親水區(qū)的水珠越聚越多時(shí)，這些水珠就會(huì)沿著甲蟲的弓形后背滾落入它的嘴中。

　　據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)24日?qǐng)?bào)道，在本質(zhì)上，新的系統(tǒng)是受沙漠甲蟲崎嶇不平的殼、仙人掌上刺的不對(duì)稱結(jié)構(gòu)和豬籠草光滑表面的啟發(fā)而設(shè)計(jì)。新材料利用這些自然系統(tǒng)的特性，再加上該研究小組開發(fā)的濕滑液體注入多孔表面技術(shù)(SLIPS)，收集空氣中的水。

　　收集大氣中的水，面臨的主要挑戰(zhàn)是如何控制水滴大小、形成速度及其流向。與以前著重對(duì)甲蟲殼凝水機(jī)制的研究不同，新研究的靈感來自背殼凸起部分也可集水這一發(fā)現(xiàn)。

　　該論文的第一作者、博士后研究員帕克指出，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)甲蟲背部單獨(dú)的幾何形狀凸塊可便于凝結(jié)水滴，而通過詳細(xì)的理論模型優(yōu)化，并將凸塊的幾何形狀與仙人掌刺的不對(duì)稱和幾乎無摩擦涂層的豬籠草結(jié)合，他們?cè)O(shè)計(jì)出的新材料，比其他材料可在更短時(shí)間內(nèi)收集和運(yùn)輸較大的水量。如果沒有這些參數(shù)，整個(gè)系統(tǒng)將無法協(xié)同工作。

　　該論文的合著者、SEAS副院長基姆說：“目前，這項(xiàng)研究邁出了令人興奮的第一步。我們將開發(fā)出一個(gè)可以有效收集水并引導(dǎo)其流到水庫的系統(tǒng)。此外，這種方法還能用在工業(yè)熱交換器上，可顯著提高其整體能效。”