关于仿生技术 ( Bionic Technology)

关于亲水和疏水材料
1 ）亲水材料。亲水材料的化学结构特征是具有较多的羟基（-OH ）、氨基（-NH2 ）、_胺基（-C=0-NH2 ）等亲水性基团。以羟基为例，其中的氧原子很容易与水分子（H2O ）中的氢原子产生氢键，而其中的氢原子又很容易与水分子中的氧原子产生氢键。常见的天然物质中，如蔗糖就极易吸水，因其结构中含有大量羟基 ; 玻璃、陶瓷等非金属和铜、铝、铁、钢等金属都具有较好亲水性，但与人工合成的功能高分子化合物相比都要逊色的多，现在的高分子材料的分子设计和合成技术，可以赋予材料较多的极性基团和良好的亲水性。
亲水材料的选择，除了要考虑其亲水性外，还要兼顾考虑其化学稳定性（主要是耐水性和耐候性）、无毒、导热性等。

2 ）疏水材料。疏水材料的化学结构特征基本有两类，一类是非极性的，如石蜡、硬脂酸、有机硅、聚乙烯等，一种是负电性特强的氟硅化物，前者较后者便宜易得，后者较前者疏水性更好。从物理构造讲，绒毛状的构造疏水性最好。具有优异疏水性的鸭毛、荷叶等都具有这类构造。具有疏水性的绒毛之间的空气含有大量负离子，对水分子具有强烈的排斥作用。 目前世界上 两项疏水表面技术，都是模仿了这种结构。其一，美国技术：在聚合物电解质上沉淀上一层纳米级的二氧化硅，先制造一个类绒毛结构，再用化学汽相沉积技术沉积上一层疏水性优异的氟硅化物；其二，法国技术：将硬脂酸沉积在氧化锌纳米线上制成超级疏水被覆层。美国技术太麻烦，而且制备过程中排放大量废液，成本也很高。法国技术成本较低，但硬脂酸耐候性较差，很容易变质、变色，并有一定气味。

仿生空气制水国内外研究概况

仿生空气制水的研究起步于2001年。国际上比较著名的仿生学家有英国牛津大学的安德鲁帕克教授；积极参与研究的还有美国麻省理工学院的罗伯特科恩及麦克拉布纳研究员。近年来各地区干旱的加剧和淡水资源的日益枯竭，使节水和寻求新淡水资源的课题受到世界上更多国家的关注。2007年，由澳大利亚政府资助的仿生空气制水实验室在悉尼大学建立。

英、美、澳等国家的科学家们目前的研究工作据了解仍停留在致力于解读甲虫制水"奥秘"的一些基础性理论研究。迄今为止媒体尚无这项技术实现产业化的任何报道。我们于2008年春季曾与美国MIT的科学家取得了联系。了解到研发成果产业化进程缓慢的原因之一，是完全摈弃动力、纯粹"仿生"的工艺过于复杂，成本太高。

国内开展这项研究较晚。国家自然科学基金扶持的正式研发项目落在北京科技大学的机械工程学院，满打满算才不到4年。面临西北地区严重干旱和缺水的巨大压力，国家有关部门对这项课题寄予厚望，给与高度重视。然而，由于种种原因，该项研究目前仍徘徊于试验阶段，离产业化尚有相当的距离。

目前国际上生产的空气制水机，尚无利用仿生技术的例子。因此，普遍存在制水效率低、成本高的问题。