测试结束后，汽车前盖上的香槟塔状态。左侧为普通水杯，右侧为双仿生水杯。中国科学院理化技术研究所供图

记者近日从中国科学院理化技术研究所获悉，该所仿生智能界面科学中心研究员董智超和工程师于存龙带领团队设计出了一种不容易溢水的“黑科技”水杯，在液体稳定控制领域取得新进展。团队从猪笼草和睡莲中获得启发，通过连续3D打印技术制备出具有独特界面设计的“双仿生”稳液容器，在复杂动态场景下依然能保持液体高效稳定。相关研究论文日前发表于《科学进展》。

研究团队首先对多种野生及人工栽培的猪笼草进行系统观察，发现猪笼草捕虫笼的内壁上部蜡质区为超疏水区，下部消化区为亲水区，在交界处形成一条特殊的“亲水-超疏水”界线。这个界线就像“钉扎线”，能将液面牢牢“钉”住，对保证猪笼草消化液的稳定至关重要。风洞实验进一步证实了这一点：当液面位于分界线附近时最稳定。

团队在受猪笼草启发的基础上，引入睡莲叶缘“缺角”结构，进一步抑制液体振荡，并利用连续3D打印制备出“双仿生”容器。测试显示，与普通容器相比，仿生容器的稳液能力明显提升：普通容器在振荡约15次后便出现溢液，而双仿生容器在5000次振荡后液体仍无溢出。

在真实环境中，手持双仿生纸杯行走时液体不再溢出。研究人员还设计了更具挑战性的测试，团队将30个仿生杯搭建成四层“香槟塔”，固定于一辆汽车前盖上，该车以每小时10公里的速度通过50个交替布置的减速带。最终结果显示，使用普通容器液体损失40%，而仿生杯塔内液体溢出率为0%。

研究表明，这一仿生设计不仅适用于日常便携容器，也为工业运输、航空航天以及医疗液体输送等领域提供了全新的设计思路。

相关论文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz7099

（原载于《中国科学报》 2025-11-26 第3版 领域）