水是生命的根基，但由于世界人口的急劇增長和工業(yè)用水量的劇增，世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了嚴(yán)重的水資源危機(jī)。傳統(tǒng)的海水脫鹽及廢水回收二次加工的方法不但設(shè)備復(fù)雜，而且成本昂貴。霧水收集，即將空氣中含有的隱性水資源（直徑為5-40 μm的小液滴）轉(zhuǎn)化為顯性的可利用的水資源，簡單低耗，有望成為解決水資源危機(jī)的有效途徑。

    在中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金委大力支持下，化學(xué)研究所有機(jī)固體實(shí)驗(yàn)室的研究人員與北京航空航天大學(xué)合作，繼世界上首次發(fā)現(xiàn)蜘蛛絲方向性集水（Nature 463: 640-643）之后，在連續(xù)高效霧水收集方面又取得新突破。

    研究人員通過對(duì)生長于沙漠的耐旱植物仙人掌（Opuntia microdasys）的研究，發(fā)現(xiàn)這種植物經(jīng)過長期的進(jìn)化，發(fā)展出了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征：肥厚多汁的莖上分布有簇狀的刺和絨毛。對(duì)單根刺的觀察表明，刺的前端被定向排列的錐形小刺覆蓋，中部被寬度漸變的溝槽覆蓋，尾部則由帶狀結(jié)構(gòu)的絨毛覆蓋（見圖1）。這一結(jié)構(gòu)的整合導(dǎo)致了在霧水到來的時(shí)候，凝結(jié)在刺前端的液滴被收集后，經(jīng)由中部溝槽的輸運(yùn)，被根部的絨毛快速吸收，新生成的表面準(zhǔn)備開始下一個(gè)霧水凝結(jié)-收集-傳輸-吸收的循環(huán)，從而形成了連續(xù)的霧水收集。

    進(jìn)一步的理論分析認(rèn)為，刺的錐形結(jié)構(gòu)導(dǎo)致產(chǎn)生的拉普拉斯壓梯度和沿刺身方向?qū)挾葷u變的溝槽導(dǎo)致產(chǎn)生的表面能梯度共同驅(qū)動(dòng)了凝結(jié)在刺前端的小液滴向刺根部快速運(yùn)動(dòng)（見圖2）。

    對(duì)仙人掌這一特殊結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系的研究，為設(shè)計(jì)開發(fā)連續(xù)高效的霧水收集器提供了新思路，也為緩解世界水資源危機(jī)提供了出路，對(duì)世界范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)，工業(yè)，國防領(lǐng)域的發(fā)展有重要意義。

    該結(jié)果最近以全文的形式發(fā)表在《自然》系列雜志《自然—通訊》上（Nat. Commun. 2012, 3:1247），并被作為當(dāng)期的Featured Image進(jìn)行了重點(diǎn)報(bào)道。結(jié)果一經(jīng)發(fā)表就被《科學(xué)》雜志以Thirsty Cacti Collect Fog on Spines為題，作了專門報(bào)道。