Besloten water bestaat op grote schaal en speelt een belangrijke rol in natuurlijke omgevingen, vooral in biologische nanokanalen. Professor Lei Jiang en zijn groep van State Key Laboratory of Organic Solids, Instituut voor Chemie, Chinese Wetenschapsacademie, uiteengezet om deze verenigde bionische grens te bestuderen. Na een aantal jaren van innovatief onderzoek, ontwikkelden ze een reeks biomimetische nanokanalen, leverde een strategie voor het ontwerp en de bouw van slimme nanokanalen en paste de nanokanalen toe in energieconversiesystemen. De auteur dacht dat de eigenschap van het binnenoppervlak de basis was voor beperkt transport. Hun werk, getiteld "Constructie van biomimetische slimme nanokanalen voor beschut water", werd gepubliceerd in Nationale wetenschappelijke recensie .

De natuur heeft technologie altijd enorm geïnspireerd, techniek en belangrijke uitvindingen. Door de evolutie van vier miljard jaar, de natuurlijke wereld vertoont alle maten van perfect ontwerp en intelligentie. Bijvoorbeeld, de lotus kan het zelfreinigende effect realiseren met behulp van zijn micro/nano-composietstructuur. Via de speciale micro- en nanostructuur op hun poten kunnen de schaatsers gemakkelijk en vrij over het wateroppervlak lopen. evenzo, er zijn talrijke functionele eenheden die kunnen interageren met watermoleculen in organismen. De op eiwit gebaseerde ionkanalen zijn de goede voorbeelden voor deze functionele eenheden, die een belangrijke rol spelen in veel fysiologische processen, zoals cellulaire signaaloverdracht, energie conversie, mogelijke aanpassing, materieuitwisseling en systemische functieaanpassing. Een opmerkelijk voorbeeld is de elektrische paling, die in staat is om potentialen van ~ 600 V te genereren om prooien te verdoven en roofdieren af ​​te weren met zeer selectieve ionenkanalen en pompen op zijn celmembraan. Daarom, leren van de natuur kan ons helpen slimme materialen en systemen te ontwikkelen.

Bio-geïnspireerd door de natuur, Jiang's groep heeft geweldige onderzoeksresultaten behaald in watergerelateerde wetenschappen, waaronder tweedimensionale interfaces met bevochtiging, ontvochtigende en superbevochtigende eigenschappen. Op basis van dit werk, Jiang en collega's brachten hun onderzoeksinteresse over naar niet-waterige systemen, waar ze zich concentreerden op de olie-bevochtigende eigenschap. Hieruit ontwikkelden ze zelfreinigende oppervlakken onder water met inspiratie afkomstig van vissenhuid. Onlangs, Jiang's groep concentreerde zich op het opgesloten water in eendimensionale nanostructuurmaterialen. De studie onderzocht het opgesloten water op de buitenoppervlakken van eendimensionale nanogestructureerde materialen, waaronder spinzijde en cactusdoorn, die kan worden gebruikt om water in de lucht op te vangen. Ze bestudeerden ook begrensd water dat in nanokanaal bestaat, waaronder de constructie en toepassing van bio-geïnspireerde nanokanalen. In deze recensie, Prof. Jiang heeft het opgesloten water dat bestaat in eendimensionale micro/nano-composietstructuren in detail uiteengezet, vooral in biologische nanokanalen. Met behulp van deze nanokanalen als inspiratie, ze boden een strategie voor het ontwerp en de constructie van biomimetische slimme nanokanalen. belangrijk, ze hebben de abiotische analogen toegepast op energieconversiesystemen.

Het begrensde water, dat is water opgesloten in micro- of mesoporiën, speelt niet alleen een belangrijke rol bij het in stand houden en ontwikkelen van levende organismen, maar heeft ook betrekking op de duurzame ontwikkeling van de menselijke samenleving. Onderzoeksresultaten van bio-geïnspireerde spinzijde en cactusdoorn toonden aan dat de beperkte wateropvang op deze eendimensionale nanostructuren behulpzaam was bij het oplossen van het tekort aan zoetwaterbronnen. In de tussentijd, biologische ionkanalen speelden een sleutelrol voor een zeer efficiënte energieomzetting in organismen vanwege het effect op nanoschaal en de ionenselectiviteit. Deze perfecte unificatie zorgt ervoor dat het materiaal en de informatie effectief worden overgedragen met de buitenkant van het organisme, die de efficiëntie van de energieconversie garandeert die veel verder gaat dan het traditionele handmatige energieapparaat. Daarom, geïnspireerd door levende systemen, veel inspanning is gericht op het bouwen van de functionele eenheid met nanometer meertraps, meerdere schaal, asymmetrische structuur, enzovoort, die de conversie-efficiëntie aanzienlijk kan verbeteren en ons helpt het wereldwijde energietekort op te lossen (zoals weergegeven in de figuur).