水资源短缺是全球面临的重大挑战之一，尤其是在沿海沙漠和干旱地区。为了缓解这一问题，科学家们探索了多种技术来获取淡水资源，包括海水淡化、反渗透和水蒸气吸附等。膜技术因其易于制造和节能的特性，被认为是最有效的选择之一。然而，膜的性能受到溶剂入口压力和内孔流体通量等因素的显著限制，这与孔壁的亲疏性以及溶剂分子通过孔壁时产生的固液摩擦有关。基于物理化学的基本原理，减少孔壁摩擦可以显著提高水流速，从而在水收集/净化过程中节省大量能源。因此，受到空气草叶片结构的启发，本研究设计并制造了一种基于表面活性剂辅助界面聚合和缺陷工程策略的共价有机框架（COFs）膜，具有亲水粗糙表面和疏水内纳米孔通道。

¹³C固体核磁共振（NMR）和XPS分析结果表明，随着处理时间的增加，膜上亲水官能团的含量逐渐增加；XRD和BET分析结果显示，缺陷工程COF膜依然保持较高的结晶性和比表面积；接触角分析表明，缺陷工程COF膜具有非对称润湿性；通过低场核磁共振技术（LF-NMR）量化分析，原始COF膜和缺陷工程COF膜均表现出较低的摩擦阻力（T₁/T₂=2.77和T₁/T₂=4.24）。

将所制备的缺陷工程膜应用于雾收集实验中，结果显示，COF_TB-5膜表现出最佳的集雾性能（1570 mg cm^–2 h^–1，90% RH）。此外，COF_TB-5膜在不同湿度下的集雾实验以及户外实验证明了其在实际应用中的潜力。由于COF_TB-5膜的非对称润湿性和固有的微孔结构，该膜在60℃下保持89.5%的保水率，并对挥发性有机物（VOCs，>96%）、小分子污染物（>98.5%）以及大分子污染物（~100%）具有高排斥率。这种优异的保水性和过滤特性确保了净水的收集并有效防止了水的二次挥发，从而提高了收集效率，进一步证明了其在恶劣环境下的应用价值。

总结：受空气凤梨叶片表面高效水收集结构的启发，作者利用表面活性剂辅助界面聚合和缺陷工程策略设计并制造了具有非对称结构的COF膜，该膜具有亲水粗糙的底部表面和疏水低摩擦孔道。COF_TB-5膜展现出类似空气草叶片的特性，并表现出显著的水收集能力。值得注意的是，低场核磁共振（LF-NMR）测量结果证明水分子能够以低摩擦阻力（T₁/T₂=4.24）通过COF_TB-5膜。最终，这种非对称COF_TB-5膜被成功应用于雾收集和净化，证明了其在实际应用中的巨大潜力。