在傳統認知中,“裂紋”往往與“缺陷”、“損壞”和“脆弱”劃上等號。它是瓷器上令人惋惜的瑕疵,是混凝土結構中潛在的危險信號,是材料失效的先兆。人們總是試圖避免它、修復它、消除它。
然而,如果換個視角,會發現在大自然鬼斧神工的設計和人類智慧的巧妙運用中,裂紋并非總是失敗的象征,反而是一種精妙的功能性結構。你看那兇猛的鱷魚,其皮膚之所以能在堅硬的鎧甲與靈活的軀體間達到完美平衡,正是得益于表面廣泛分布的裂紋網絡,它們像一道道“緩沖帶”,有效分散應力,讓堅韌與柔韌并存。再看我們日常行走的水泥路面,工程師們會主動預切出規整的“裂紋”——伸縮縫,這并非是多此一舉,而是為了引導和釋放熱脹冷縮產生的巨大內應力,從而避免更嚴重、更不可控的破碎。更進一步,狹窄的裂紋縫隙還能產生強大的毛細作用力,成為卓越的輸水通道。樹葉中遍布的網狀葉脈,正是通過這些微細通道,將水分與養分高效地輸送至每一寸葉肉,滋養著生命的綻放。
這些無處不在的自然啟示與工程智慧,極大地啟發了我們的研究工作。我們提出了一個新的構想:能否反其道而行之,主動在功能涂層中設計并構建裂紋結構,從而同時解決太陽能水處理領域的多個瓶頸難題?在這一思路的指引下,研究團隊成功將仿生裂紋結構引入金屬-多酚涂層中,開發出了系列具有裂紋結構的功能涂層用于打造高效太陽能水處理系統。相關研究成果于2025年相繼發表在《Advanced Materials》(2篇)和《Science Bulletin》。