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人们认为，如果水滴不能穿透粗糙表面上的粗糙结构，空气就会被困在表面的凹槽中，形成一个“气垫”，水滴会停留在由固体和气体组成的复合表面上。这一假设更接近真实状态。
润湿性是指包括植物和动物在内的许多生物的表面在宏观和纳米尺度上都具有不寻常的结构特征，可以控制自身的集水行为。蜘蛛丝和仙人掌具有相似的集水原理，已证明它们凝聚的微小液滴是由表面能量梯度和拉普拉斯压差驱动的。
在整个蜘蛛丝集水过程中，纺锤头在初始阶段起凝结点的作用，然后在这些节点处起到小水滴的聚集点的作用，反之，节点主要起凝结点的作用。这是因为主轴比节点更亲水，具有更高的表观表面能。由于表面能梯度作用力的影响，给定的表面粗糙度是不同的。
自然界中的蜘蛛种类繁多，但其分泌的蜘蛛丝具有特殊的集水性能。蜘蛛丝纤维的直径从微米到毫米不等。不同蜘蛛丝之间的差异很难用肉眼区分。蜘蛛丝纤维具有高韧性、高强度、弹性好、耐高温、耐紫外线、易生物降解等优良特性。
2010年，Zheng等人发现纺锤形蜘蛛丝结构具有优异的水蒸气凝结和收集性能，并发现干燥条件下的蜘蛛丝结构与雾化条件下的不同。采用热拉尼龙丝制备了主轴周期性结构，并进行了水蒸气冷凝和收集试验。
蜘蛛丝的吸水能力归因于一种独特的纤维结构，由周期性的纺锤和接头组成。周期性纺锤由随机无序的纳米纤维组成，接头由排列整齐的纳米纤维组成。在潮湿的环境中，首先在蜘蛛丝上重建蜘蛛关节结构，然后在重建的蜘蛛丝上凝结水滴。然后，微小的水滴在驱动力的作用下向主轴接头移动，实现集水。
一段蜘蛛丝纤维是由纺锤节和节理组成的微观结构。驱动蜘蛛丝纤维表面小液滴运动的力是由表面自由能梯度和拉普拉斯压差产生的。表面能梯度可由表面化学组成或表面粗糙度的差异引起，从而驱动小液滴向表面能较高的可湿区移动。这项研究不依赖外力，而是依靠表面结构的梯度来驱动小液滴进行定向收集。
蜘蛛丝集水机理的发现，带来了捕集雾气领域的革命性突破，研究的重点开始从重力集水转移到材料表面的结构和润湿性上，确定了特殊界面材料在捕集雾气中的中心地位。
受蜘蛛丝高集水效率的启发，许多研究人员对仿蜘蛛丝进行了研究，因此仿蜘蛛丝的方法有很多种：基于乳液的同轴微流体法、流体包覆法、可编程微流体法、电液动法、倾斜浸涂法、润湿和水滴模板相结合、以及浸涂法。
这些纺锤结的均匀性和周期性限制了收集液滴的长距离和大规模传输。研究表明，纺锤形结构会产生斜率效应和曲率效应，抑制纤维表面液滴三相接触线的收缩，导致液滴在纤维表面脱落的滞后。
针对这一问题，Zheng等人提出了自己的看法。改进了以往的仿生蜘蛛丝制备方法，采用多次浸渍和倾斜法制备具有多级纺锤的仿生纤维。由于不同大小的纺锤结对液滴的毛细作用力不同，使得悬浮在不同尺寸的纺锤结上的液滴进行定向熔合，实现了收集液体的长距离输送，提高了收集效率。
