水在自然界以及人类社会的生产生活中扮演着不可或缺的角色，而水资源短缺已是亟待解决的难题。经过亿万年的演化，众多生物发展出了具有特殊润湿性的表面和精巧的结构来操纵并利用水。向大自然学习并将这些生物灵感与先进的制造技术相结合，科研人员制造出了能够操纵水滴行为的多种新型功能材料，在淡水收集、海水淡化及废水处理等领域具有广泛应用前景。然而将前景落实到实际应用仍需攻克仿生材料目前存在的诸多短板，如制造过程复杂、难以提高规模，操纵精度有限、效率低下，耐久性差、暴露于真实环境中失效等。随着超级润湿材料的理论研究及制造技术在不断创新，仿生材料设计显得尤为重要。
近期，伦敦玛丽女王大学化学系陆遥博士团队在《Droplet》期刊上发表题为《Bioinspired superwetting materials for water manipulation》的综述文章，系统阐述了水滴在固体表面润湿的经典原理，总结了多种生物表面上水滴的操纵机制及相应的人造亲水表面、亲水/疏水复合表面和超滑表面的最新研究进展及应用领域，并提出了该领域当前面临的挑战和对未来的展望。
该综述回顾了固体表面润湿理论的发展及自然界中特殊润湿表面的发现（图1），并根据表面润湿性的不同将人造仿生材料分为了三大类，即亲水表面，亲水/疏水复合表面及润滑剂浸润的超滑表面（图2）。本文从机理分析及制造方法出发，汇总了近年来一系列先进特殊润湿材料和特殊结构材料，例如仿生集水器、人造纤维（图3）、润湿性图案化表面（图4）、刺激响应型超滑表面等。最后作者针对仿生水滴操纵材料面临的挑战提出未来发展展望：（1）结合多种仿生特征的设计策略可产生优于单一仿生材料的协同效应（图5）；（2）关注恶劣室外条件下的耐久性、稳定性等重要性能以及大规模生产的可能性；（3）评估仿生材料制造过程中的经济和环境影响。
图1 润湿理论的发展及自然界超级润湿现象的重要发现
图2 用于水操控的三种重要仿生表面
图3 自然纤维（a）及人造仿生材料（b-f）
图4 亲水/疏水复合表面用于定向水滴传输（a-c），水汽收集（d）及图案打印（e-f）
图5 多生物灵感启发的协同仿生材料用于水滴操纵
