仿生集水材料和技术的研究进展

姜 超，韩 朋，戚桂村，高达利，张晓红，乔金樑

（中国石化 北京化工研究院，北京 100013）

淡水资源是人类社会发展的重要自然资源。尽管地球上的水量巨大，但能直接被生产和生活利用的淡水却很少，仅占地球总水量的0.26%左右。淡水资源的可持续利用是所有自然资源可持续开发利用中最重要的一个问题。当前，全球淡水资源紧缺的态势正在逐渐显现[1-2]。

从空气中获取水分，为解决淡水匮乏问题提供了新思路。空气作为自然界水循环过程中水蒸气存在的一种介质[3]，携带着约12.9×1012t的气态水完成自然循环。合理利用这部分水资源，将有可能解决未来人类的生活用水难题。采取一定方法收集空气中的水资源，即为空气取水技术。由于取水原料为含湿空气，因此该技术应用范围广泛，可以满足日常生活所需，尤其适用于水质差、水源匮乏或运输不便的地方，如沙漠、戈壁等干旱、半干旱地区以及高山、海岛、边防哨所等。除了传统的人工降水、制冷结露、吸附等空气取水方式，利用仿生材料聚雾取水的新方法成为近年来的研究热点[4-5]。聚雾取水面临的主要挑战是如何控制水滴大小、形成速度及流向。特别是在炎热的干旱地区，从空气中收集的冷凝水的滴落速度必须比蒸发速度快，因此水滴的快速生长和传输至关重要。传统的聚雾取水一般采用巨幅尼龙屏障，吸附雾中的小液滴，并使之聚集长大，大水珠沿着倾斜的尼龙线流到集水器中[3]。新型仿生材料用于聚雾取水，可保证雾滴的吸附及长大过程顺利进行，并保证有效传输和提高取水效率。……