蒸腾作用是指水及矿物在张力和内聚力作用下经连通的木质部管道进行转运的过程,是植物基本的生理活动之一,在此启发下,本文设计了一种可将重金属从土壤中提取并运输、富集至可更换部位的新型功能材料,期望为迫在眉睫的重金属污染土壤治理提供一个快速原位修复的技术方案。我们结合FLUENT模拟计算,探究土壤-材料-大气连续（Soil-Material-Atmosphere Continuum,SMAC）体系输水-蒸腾过程的影响因素,采用冷冻干燥法制备出具有高效输水转运性能的类木质部有序多孔陶瓷,通过表面改性获得了高光热转换效率的纸基仿生叶片,并在典型土壤重金属污染场景下测试了材料的修复性能,得到以下主要结论:（1）通过FLUENT模拟发现:定向孔相比于无序孔更有利于增加SMAC体系的原位自发渗吸速率;微米范围内,孔径较大的管道渗透率较大,毛细吸水速率更快;不同孔型的芯吸速率排序为梯度孔＞圆孔＞六方孔;壁面亲水时,接触角越小越利于自发渗吸,而粗糙度越大吸水越快;液柱在毛细管中上升时其加速度逐渐下降,渗吸初期液面迅速上升,吸水速率渐缓直至平稳;毛细吸水的差动效应使吸水方向总从大孔向小孔流动,三维模型中的梯度圆台孔比均匀圆柱孔有更快的吸水速率,水柱在芯吸作用和毛细差动效应的双重带动下爬升;横向连接使有序管道间的贯通性增加。（2）以细菌纤维素水凝胶为分散介质,采用冷冻干燥技术成型和常规烧成工艺制备多孔陶瓷,SEM、CT、压汞等测试显示材料具有类似植物木质部的垂直定向孔道,其孔壁上存在可供水分横向运输的微孔。垂直孔孔径随陶瓷孔隙率变化,且呈圆台形貌,孔径随高度增加而逐渐增大,并在顶端出现较大尺寸的孔隙。当固体含量为15%,冻结温度为-45℃时,在分散介质中加入3%Na Cl进一步扩孔后,多孔陶瓷的水输运速率和材料输运效率最优。所制备的多孔陶瓷三维连通性优异,除Z轴为冰晶生长形成的定向通孔方向外,X、Y方向由于相邻孔壁之间存在大量微孔,利于物质以较小的扩散阻力从各方向进入,为其扩散提供最佳流速及更高的效率。（3）将序孔陶瓷和改性无尘纸组合成仿生植物提取修复装置,由空白土样失水曲线确定单次循环时间为14 h,针对Cd（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）和Zn（Ⅱ）污染土壤进行修复实验。发现随污染程度的增加,修复效率呈先增后减的趋势,进土面为正梯度方向的陶瓷柱搭配改性后蒸腾叶片的组合仿生修复装置有最佳修复效果,15%固含量陶瓷柱对污染砂土的修复效率达84.48%,高于20%陶瓷柱的79.38%。Cd（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）复合污染土壤七次循环修复后,Cd的修复率为81.9%,而Pb为79.7%,复合污染修复率略低于单一污染。顶部蒸腾叶片的Cd截留率最大达58.2%,最低13.5%;Pb截留率最大达44.6%,最低为11.2%。从一个新颖的视角系统研究重金属污染土壤的原位仿生修复原理,为土壤污染治理提供备选的技术方案。梯度有序孔陶瓷有类木质部的垂直定向孔结构和力学支撑性能,改性无尘纸提供类叶片表面的蒸腾拉力,试验证实了将其用于土壤修复的可行性,在污染土壤修复中有潜在应用价值。