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人們認為，如果水滴不能穿透粗糙表面上的粗糙結構，空氣就會被困在表面的凹槽中，形成一個“氣墊”，水滴會停留在由固體和氣體組成的復合表面上。這一假設更接近真實狀態。
潤濕性是指包括植物和動物在內的許多生物的表面在宏觀和納米尺度上都具有不尋常的結構特征，可以控制自身的集水行為。蜘蛛絲和仙人掌具有相似的集水原理，已證明它們凝聚的微小液滴是由表面能量梯度和拉普拉斯壓差驅動的。
在整個蜘蛛絲集水過程中，紡錘頭在初始階段起凝結點的作用，然后在這些節點處起到小水滴的聚集點的作用，反之，節點主要起凝結點的作用。這是因為主軸比節點更親水，具有更高的表觀表面能。由于表面能梯度作用力的影響，給定的表面粗糙度是不同的。
自然界中的蜘蛛種類繁多，但其分泌的蜘蛛絲具有特殊的集水性能。蜘蛛絲纖維的直徑從微米到毫米不等。不同蜘蛛絲之間的差異很難用肉眼區分。蜘蛛絲纖維具有高韌性、高強度、彈性好、耐高溫、耐紫外線、易生物降解等優良特性。
2010年，Zheng等人發現紡錘形蜘蛛絲結構具有優異的水蒸氣凝結和收集性能，并發現干燥條件下的蜘蛛絲結構與霧化條件下的不同。采用熱拉尼龍絲制備了主軸周期性結構，并進行了水蒸氣冷凝和收集試驗。
蜘蛛絲的吸水能力歸因于一種獨特的纖維結構，由周期性的紡錘和接頭組成。周期性紡錘由隨機無序的納米纖維組成，接頭由排列整齊的納米纖維組成。在潮濕的環境中，首先在蜘蛛絲上重建蜘蛛關節結構，然后在重建的蜘蛛絲上凝結水滴。然后，微小的水滴在驅動力的作用下向主軸接頭移動，實現集水。
一段蜘蛛絲纖維是由紡錘節和節理組成的微觀結構。驅動蜘蛛絲纖維表面小液滴運動的力是由表面自由能梯度和拉普拉斯壓差產生的。表面能梯度可由表面化學組成或表面粗糙度的差異引起，從而驅動小液滴向表面能較高的可濕區移動。這項研究不依賴外力，而是依靠表面結構的梯度來驅動小液滴進行定向收集。
蜘蛛絲集水機理的發現，帶來了捕集霧氣領域的革命性突破，研究的重點開始從重力集水轉移到材料表面的結構和潤濕性上，確定了特殊界面材料在捕集霧氣中的中心地位。
受蜘蛛絲高集水效率的啟發，許多研究人員對仿蜘蛛絲進行了研究，因此仿蜘蛛絲的方法有很多種：基于乳液的同軸微流體法、流體包覆法、可編程微流體法、電液動法、傾斜浸涂法、潤濕和水滴模板相結合、以及浸涂法。
這些紡錘結的均勻性和周期性限制了收集液滴的長距離和大規模傳輸。研究表明，紡錘形結構會產生斜率效應和曲率效應，抑制纖維表面液滴三相接觸線的收縮，導致液滴在纖維表面脫落的滯后。
針對這一問題，Zheng等人提出了自己的看法。改進了以往的仿生蜘蛛絲制備方法，采用多次浸漬和傾斜法制備具有多級紡錘的仿生纖維。由于不同大小的紡錘結對液滴的毛細作用力不同，使得懸浮在不同尺寸的紡錘結上的液滴進行定向熔合，實現了收集液體的長距離輸送，提高了收集效率。
