水是地球上最丰富的资源之一，应用于人类生活的方方面面。然而，绝大部分水资源以海水形式存在，淡水资源仅占世界总水量的3%，其中的70%以两极冰川和高山积雪的形式存在，难以获取。目前，从自然界提取淡水的方法众多，如海水淡化、雨水收集、地下水净化等，上述方法虽较为成熟，但成本较高，不能广泛适用于发展中国家，且受限于地理环境，不适于在沙漠、高原、山区等干旱地区使用。因此，探究新型集水方法有助于开拓上述地区的淡水资源，满足当地的生活需求，缓解淡水短缺问题。事实上，水在自然界以水汽、露珠、雾水的形式广泛存在。同时，雾水在干旱和半干旱地区广泛分布，加以收集可以成为这些地区的主要水源，且收集雾水所带来的生态影响较小，成本较为低廉。

  近日，天津工业大学张松楠副研究员联合福州大学赖跃坤教授，通过仿仙人掌刺的不对称结构、沙漠甲虫背部的亲/疏水表面、蜘蛛丝的纺锤节，荷叶的不对称浸润性，利用化学刻蚀和静电纺丝技术，成功制备了兼具不对称微观结构和相反润湿性的四元仿生Janus膜材料。该材料不仅同时构建了浸润性梯度和形状梯度，而且还大大降低了水分的再次蒸发，实现了高效的雾水收集，为缓解淡水资源危机提供了新的思路。该研究成果以“A quadruple biomimetic hydrophilic/hydrophobic Janus composite material integrating Cu(OH)₂ micro-needles and embedded bead-on-string nanofiber membrane for efficient fog harvesting” 为题发表在《Chemical Engineering Journal》上。

图1 a) NF/MN Cu mesh的制备流程图；b-d) Cu mesh、MN Cu mesh、NF/MN Cu mesh的500倍的SEM图像；e) MN Cu mesh的SEM横截面图像；f-g) 分别是c-d对应的5000倍的SEM图像。

  结果表明，NF/MN Cu mesh-20的雾水收集效率明显高于其他样品，集水量可达65.081 g min^-1 cm^-2。将每个样品重复测试10次，水收集数据依然稳定，可实现持续的雾水收集过程。除此之外，NF/MN Cu mesh Janus膜材料阻碍了亲水侧水分向疏水侧转移，降低了水分的二次蒸发，有效提高了保水率。两者协同作用共同实现了雾水的高效收集。 

图4 a) 雾水收集示意图；b) 各样品在一小时内的集水量；c) 各样品的集水效率；d) 各样品前五滴液滴的滴落时间图；e) 保水效率图；f) 各样品循环使用10次的集水效率。

  原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894722063434

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