旱地动植物具有独特的抗旱、集水能力。沙漠甲虫和仙人掌是两种具有代表性的抗旱动植物。仙人掌的叶子在进化中变成了针状体,茎的表面也形成了致密的蜡状体,有助于对抗沙漠的干旱和炎热。沙漠甲虫的背部具有特殊的亲水-疏水相间结构,亲水凸起有助于在雾中收集水分,疏水凹陷能快速将水分导走。对此,兴起了很多对这两种生物的仿生学研究,本文从冷凝和液滴脱离这两个集水两个关键过程开展分析,以低成本广泛应用为目的,设计和制备了一种防水集水涂层,并对其集水性能进行了分析研究,主要结论如下:在理论模拟方面,通过热平衡模拟分析发现,表面发射率对于降低表面温度,促进水气冷凝有重要帮助。理论上,0.85发射率的材料,只能从60%湿度的空气中凝结出水滴。对于植物结构与集水效果分析中发现,水不是决定叶片发射率的唯一因素。在仙人掌结构中微米尺度(3.6μm左右)的结构对中红外波段的散射增强,是其高发射率高的一个原因。对低成本、易制备仿甲虫集水涂层进行了研究。采用常见的棕榈蜡乳液作为添加剂,使涂层接触角达到112±4°,集水效率较PET基板提升53%。采用了砂纸打磨,以及一种新的振筛撒粉的方法,制备并对比了两种含有亲水结构的疏水涂层的集水效率,结果证明振筛撒粉的方法制备的涂层集水效率更高,较PET基板提高了56.5%。并且对涂层进行了粗糙化处理,获得了亚微米级的粗糙度,使集水效率最终相比PET基板提升了57.94%。