膜蒸餾（MD）由于其對鹽濃度耐受性強、能源效率高等優勢，已成為一種很有前景的高鹽水綜合處理技術。然而，高性能MD過程卻往往需要在高滲透通量和高效防污之間作一取舍：高滲透通量MD需具有適當的表面孔隙率和足夠的有效蒸發面積，然而，高選擇性滲透極易導致膜界面嚴重的濃差極化，產生界面過飽和區，加劇界面非均相核化和結垢。

受荷葉超疏水性和魚鰓不堵塞的功能啟發，大連理工大學賀高紅教授、姜曉濱教授通過對聚丙烯（PP）微孔膜進行化學改性，誘導微/納米SiO2顆粒在膜界面上有序生長，并對微/納米梯度結構進行氟硅烷修飾，成功研發出具有類似荷葉和魚鰓雙重仿生結構MD復合膜（F-nmSiO2-PP/N，圖1a），實現膜蒸餾過程的高滲透通量和高防污性能協同提升。

項目團隊研制的F-nmSiO2-PP/N膜，表面微、納多級結構與疏水基團，顯著增加膜界面的粗糙度和疏水性，并利用道南效應，實現對氯離子的排斥；同時，F-nmSiO2-PP/N膜表面微米級超疏水結構呈現半球狀類似荷葉表面的規則突起，保留更多氣隙，顯著增大有效蒸發面積和滲透通量（圖1b）。另一方面，納米尺度的連續突起結構，在界面構建了納米級的微湍流，顯著增強復合膜界面流體湍動程度；CFD模擬結果表明，膜表面所形成的納米級旋渦可以有效地縮短鹽離子與膜表面相互作用的局部停留時間，減少晶體沉積（圖1c，d）。