质子交换膜燃料电池（PEMFC）是一种将储存于氢气和氧化剂中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的装置，对能源战略具有重大意义。其主要组成部件双极板的流场结构是影响PEMFC水管理及性能的重要因素之一。通过对流场结构进行多尺度优化设计，实现电池内反应生成水的定向连续输运，最终使得电池性能提高和成本降低。

   猪笼草作为一种“捕虫草”，通过口缘区捕捉昆虫来满足它们的基本营养需求。口缘区表面可以完全被水润湿，然后形成一个光滑的液膜诱导昆虫进入它的“笼内”，这为设计定向连续输运的光滑表面提供了仿生灵感。

   口缘区表面上具有特殊的微米级多级楔形盲孔阵列结构，这种结构自发形成梯度泰勒毛细升力使口缘区表面具有液体单方向快速连续搬运能力。在该力的作用下，液体在楔形盲孔内连续填充，均匀铺展形成一层液膜，而且多级楔形阵列盲孔结构会将液体牢牢固持在原位，使口缘表面长时间保持超湿滑状态，起到隔离、湿滑作用，使昆虫无法驻足，极易滑进笼内被捕食。

通过模仿猪笼草的口缘区结构，研究人员已经研制出了多种具有液体定向输运功能的表面，将这种新型仿生结构应用于燃料电池双极板，将具有更高的气体使用效率和排水作用，显著提高燃料电池的性能。

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江雷；陈华伟；张德远；王钻开

中国科学院理化技术研究所；北京航空航天大学；香港城市大学；中国科学院大连化学物理研究所；