淡水资源紧缺是全球共同面临的严峻挑战，也是干旱、半干旱地区亟待解决的重点问题之一。据相关数据报道，地球上大约10%（万亿升）的淡水资源以水蒸气的形式存在于大气中，如果能够加以利用，将会为解决水资源紧缺问题提供有效的解决方案。研究显示，要提高材料表面的集水效率，必须同时保证表面结露性能和露滴脱附速率。如何有效提高结露效率并促进露滴快速脱附，是实现表面高效集水的重要关键。
图1论文当期正封面
为解决上述问题，由东南大学张友法副教授带领的团队与香港城市大学王钻开教授课题组合作，在JournalofMaterialsChemistryA上发表题为“Beetleandcactus-inspiredsurfaceendowscontinuousanddirectionaldropletjumpingforefficientwaterharvesting”的封面论文（DOI:10./D0TAK）。该项工作受沙漠甲虫翅翘和仙人掌棘刺结构的启发，在超疏水表面构建了具有楔形阵列硅柱结构的图案化非均匀润湿性表面（BCI表面，如图2所示）。通过硅柱阵列可强化表面结露，且露滴在拉普拉斯压力梯度的驱动下能够沿着楔形尖端向尾端定向聚集长大（图3A）。样品表面水滴发生合并时，在表面能的驱动下能够发生弹跳运动，并且弹跳水滴在脱离楔形表面时，会受到不对称的粘附影响，导致弹跳水滴更容易向粘附较大的楔形尾端倾斜，其连续定向传输距离可达约4mm（如图3B-D所示）。
图2BCI表面图案结构、露滴定向运动现象及其表面集水效果
图3（A）水滴在单个楔形硅柱表面的形核、长大和定向运动过程；（B）和（C）分别为侧向和俯视观察的BCI表面水滴倾斜弹跳；（D）为水滴在BCI表面的倾斜弹跳原理
为充分利用上述露滴定向脱附优势，在集水时将样品垂直放置且楔形尖端朝上，结露水滴同时受到重力、拉普拉斯压力梯度以及多液滴合并弹跳等多重脱附机制影响，凝露集水效率可得到进一步提高（如图2所示）。实验结果显示，BCI表面的集水效率约为1.19×g(m-2h-2)，相对于超疏水（超亲水）表面可提高约1个数量级，在前期工作的基础上实现了新的突破，有望在大气水收集、脱盐、能量管理以及微流体控制等方面提供一定的应用参考。
论文的共同通讯作者为张友法副教授和王钻开教授，第一作者为东南大学材料科学与工程学院博士生汪希奎。此项工作获得国家自然科学基金（/）、河南省高等学校重点研究计划（21A）等经费支持。
相关论文链接：
XikuiWang,JiaZeng,JingLi,XinquanYu,ZuankaiWang*,YoufaZhang*.BeetleandCactus-InspiredSurfaceEndowsContinuousandDirectionalDropletJumpingforEfficientWaterHarvesting.J.Mater.Chem.A,,9,-
