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)了嚴重的水資源危機。傳統(tǒng)的海水脫鹽及廢水回收二次加工的方法不但設備復雜，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的有效途徑。

    在中國科學院、國家自然科學基金委大力支持下，化學研究所有機固體實驗室的研究人員與北京航空航天大學合作，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)過長期的進化，發(fā)展出了獨特的結構特征：肥厚多汁的莖上分布有簇狀的刺和絨毛。對單根刺的觀察表明，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，尾部則由帶狀結構的絨毛覆蓋（見圖1）。這一結構的整合導致了在霧水到來的時候，凝結在刺前端的液滴被收集后，經(jīng)由中部溝槽的輸運，被根部的絨毛快速吸收，新生成的表面準備開始下一個霧水凝結-收集-傳輸-吸收的循環(huán)，從而形成了連續(xù)的霧水收集。

    進一步的理論分析認為，刺的錐形結構導致產(chǎn)生的拉普拉斯壓梯度和沿刺身方向寬度漸變的溝槽導致產(chǎn)生的表面能梯度共同驅動了凝結在刺前端的小液滴向刺根部快速運動（見圖2）。

    對仙人掌這一特殊結構-功能關系的研究，為設計開發(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提供了出路，對世界范圍內(nèi)農(nóng)業(yè)，工業(yè)，國防領域的發(fā)展有重要意義。

    該結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），并被作為當期的Featured Image進行了重點報道。結果一經(jīng)發(fā)表就被《科學》雜志以Thirsty Cacti Collect Fog on Spines為題，作了專門報道。