叶子智能化？还能自动集水抗风助力干旱治理

近日，复旦大学智能机器人与先进制造创新学院徐凡教授团队成功研发出一种无需外部能源的“智能仿生叶片”，该叶片通过模仿旱地植物叶片的手性螺旋结构，可自主感知环境变化，显著提升雨水收集效率并增强抗风能力。这一突破性成果以封面文章形式发表于国际权威期刊《自然·计算科学》，并被选为“研究简报”专题推荐，为干旱地区水资源管理和农业应用提供了创新解决方案。

研究团队观察到，沙漠中的旱地植物叶片普遍呈现类似DNA的螺旋形貌。通过力学分析发现，这种结构不仅能高效收集雨水，还能在强风环境中保持稳定。为验证猜想，团队利用3D打印技术，以活性液晶弹性体材料仿制叶片双层结构。实验表明，螺旋叶片在雨水收集效率上比普通平直叶片提升一倍，且抗风能力显著增强。

该仿生叶片的关键在于材料的“智能响应”特性。当环境温度变化时，材料可自发调整形态：晴天叶片螺旋收紧增强抗风性；雨天高效集水后，叶片降温自动舒展以防止过度蓄积。这一过程完全依赖材料自身特性，无需芯片或外部能源控制。

研究还揭示了手性螺旋形貌与抗弯刚度的定量关系，为精准设计仿生结构提供理论支持。未来，团队计划进一步探索材料在光能收集等领域的应用，推动其在智能农业和生态修复中的实际落地。

这一成果不仅为理解自然界生物结构提供了新视角，也为解决干旱地区水资源短缺问题开辟了创新路径。