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  探索和收集海洋資源對(duì)當(dāng)今社會(huì)發(fā)展具有重要意義。廣闊的海洋表面是一個(gè)巨大的水-氣界面（air-water interface），高度活躍且伴隨著大量的物質(zhì)與能量交換�？紤]到物質(zhì)/能源獲取/信號(hào)交換的便利性，開發(fā)可以固定潛水于水-氣界面的海洋探索裝置，在水資源獲取、能量收集、環(huán)境傳感等領(lǐng)域具有很高的價(jià)值。

  為了適應(yīng)自然環(huán)境，滿足生存需要，生物體進(jìn)化出獨(dú)特的結(jié)構(gòu)與功能。在水-氣界面生存的生物往往都“身懷絕技”，如：可以水上漂的水黽，水上行走的蛇怪蜥蜴，利用彎液面爬行的跳蟲。這些動(dòng)物在水面上的運(yùn)動(dòng)已被廣泛研究，而對(duì)潛藏在水面之下的生物運(yùn)動(dòng)行為卻鮮見報(bào)道。

  該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)仰泳蝽在水面以下保持穩(wěn)定姿勢(shì)的秘訣在于表面張力、浮力與重力的平衡，即通過親水足產(chǎn)生的表面張力中和自身的正浮力。受到仰泳蝽獨(dú)特潛水技能的啟發(fā)，作者通過組裝親水框架與密度控制板構(gòu)建了仿仰泳蝽潛水裝置，其可提供的最大曲率力受到三相線接觸長(zhǎng)度、液體介質(zhì)、親水框架尺寸與表面接觸角所影響，可以自發(fā)定位至水-氣界面。由于表面張力-正浮力平衡的設(shè)計(jì)，器件在不同水環(huán)境中均具有穩(wěn)定的潛水姿態(tài)與深度，在界面太陽(yáng)能蒸發(fā)、波浪檢測(cè)與波浪能收集等方面表現(xiàn)出良好應(yīng)用前景。

圖 4 器件用于波浪傳感與能量收集。(A) 整合獨(dú)立層納米摩擦發(fā)電機(jī)單元（FTENG）的仿仰泳蝽波浪探測(cè)裝置（BSWD）。(B) FTENG原理。 (C-D) 不同波浪高度下FTENG的輸出性能。(E) 不同波浪頻率下FTENG的輸出性能。(F) 輸出電路示意圖。(G) BSWD供電的電容充電曲線。(H) BSWD使用電容器驅(qū)動(dòng)溫濕度計(jì)運(yùn)行。(I) 仿仰泳蝽潛水器件在海洋中的潛在用途示意。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.01.032