近日，华中科技大学化学与化工学院瞿金平院士、吴婷副教授与香港理工大学王钻开教授受白蚁巢多层次、自适应的热湿调控结构启发，创新性构建了具有四级仿生架构的水汽回收系统。相关成果以“A bioinspired hierarchical architecture for the high-yield recovery of industrial watervapour”为题发表在Nature Water上。
该系统在工业冷却塔排放的高湿空气环境下，可实现每天高达41.6kgm⁻²的稳定水回收通量，水汽回收率达到83%，实现了无需额外能源输入的高效工业水汽捕获。如果将该系统应用于一座300 MW电厂，年回收水量约2.7×10⁸吨，足以满足220万户家庭的全年生活用水需求。
从宏观到微观，这项研究的灵感源自自然界的“水管理大师”——白蚁巢穴。研究首先展示了工业冷却塔排放水蒸气的应用潜力：这些原本被浪费的“白烟”，实际上可以重新服务于农业灌溉、城市绿化乃至居民用水。进一步地，研究团队深入解析了白蚁巢的多尺度结构，从纳米级孔隙到宏观通道，各级结构协同作用，实现水分凝结、储存、输运与再分配。这种天然“分层设计”，成为后续工程化系统构建的核心蓝本。在此基础上，研究者设计并制造了一个仿生水蒸气回收单元。整个系统由四级结构组成：第一层为具有异质结构的微球涂层，负责捕获水分子并诱导成核；第二层为倒金字塔结构基底，扩大换热面积并促进液滴生长；第三层构建以辐射制冷为主导的气液换热体系；第四层则通过仿生流道延长水蒸气停留时间，形成“冷凝—冷却—再冷凝”的循环机制。这一设计使系统无需外部能量即可持续运行。
这项研究通过将仿生结构设计、界面化学调控与多级系统集成深度融合，构建出一种无需额外能耗的工业水汽回收系统，为解决水资源短缺提供了全新思路。相比传统依赖制冷或吸附的技术，该系统在效率、能耗与可扩展性方面均具有显著优势。未来，随着材料规模化制造与系统工程优化的推进，这一技术有望在电厂、化工园区乃至城市基础设施中广泛应用，成为“工业废气变水源”的关键解决方案。
