[发明专利]一种工业化仿生集水网面的制备方法

说明书

本发明公开了一种工业化仿生集水网面的制备方法，属于化学仿生技术领域。所述制备方法首先将纤维缠绕在固定支架上形成纤维网格表面，然后将聚合物溶液或聚合物‑无机颗粒混合溶液喷涂在所述的纤维网格表面，干燥后获得本发明的工业化仿生集水网面。本发明制备效率高，过程简单，可操作性强，对环境无任何伤害；所使用的聚合物具有良好的户外稳定性，不易降解，耐用，可延长使用年限。本发明制备的工业化仿生集水网面，在90％湿度下收集水滴时，水滴会在纤维上相邻纺锤结之间进行聚集，当水滴聚集到足够大时，在重力作用下，自动掉落，可采用收集器收集水滴。

技术领域

本发明属于化学仿生技术领域，具体涉及一种工业化仿生集水网面的制备方法。

背景技术

目前，水资源匮乏已成为世界性问题，严重影响国民经济的可持续发展和国家生态安全，对人类的生存构成了极大的威胁，据联合国数据报道，世界上有将近12％的人无法获得安全的饮用水。

根据联合国环境规划署的数据，全球干旱地区的面积约占陆地总面积的41％。而在我国，干旱地区的面积也达到了2.5×10⁶km²，约占国土面积的1/4。并且，随着全球变暖所引起的气候异常，水资源匮乏的问题也愈演愈烈。俗话说开源节流，目前对于“节流”的概念已经不断普及，但是“巧妇难为无米之炊”，因此，有的沿海地区通过进行海水淡化解决淡水资源匮乏的问题，但是该方法不得不耗费大量的能源。与此同时，人们注意到，即使是极度缺水的地区，在雾气中也含有大量的水分。因此，如果能够充分利用雾气中的水分，使其凝结并收集，就有望在很大程度上解决水资源匮乏的问题。

传统的集水材料一般是亲水的织物或者导热性质好的金属。例如，秘鲁政府为开发雾水资源，在该国西临太平洋的多雾地区设立了两个雾水收集站，雾水收集器用尼龙网制成，尼龙网支架下用一个大铁盘收集，其雾水收集量换算成降雨量分别是296.8毫米和165.1毫米。西班牙科学家还发明了由聚氨基甲酸乙酯制成的人造树，这种聚氨基甲酸乙酯吸水性能强，与雾的接触面积大，散热快，因而能够凝聚大量的水分。但是上述方法的集水效率较低，不能满足人类生产生活所需。

自然界中的生物经过长期的进化过程获得了在极度缺水环境中生存的本领。因此通过仿生制备低能耗、高效率、环境友好的集水材料有望成为解决水资源匮乏问题的新途径。我国许多生活在多雾气候地区的居民也已经开始用类似的传统集水材料从雾气中收集淡水。但现有集水技术存在着效率低、集水成本高、环境不友好、集水纤维生产效率低的缺陷，无法满足广大缺水地区对于水资源的迫切需求。目前已有一些技术用于解决仿生集水纤维的工业化制备问题，但是由纤维编成大型网面存在破坏节点结构的问题，应用得不到普及。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出采用原纤维编制网面后进行仿生结构制备的方案，这样可以同时拥有仿生集水网面与仿生纤维，可以按具体情况与要求设计集水器，充分利用集水空间。

针对现有技术中具有纺锤结结构的二维纤维网面制备效率低且成本高的缺陷，本发明提出一种工业化仿生集水网面的制备方法，可以高效的制备具有纺锤结结构的二维纤维网面。

本发明提出的一种工业化仿生集水网面的制备方法，具体包括以下几个步骤：

步骤一：纤维的清洗及编织：

选用平均直径0.1mm～0.5mm的纤维，用乙醇、丙酮和蒸馏水清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃。将纤维缠绕在固定支架上，编织成由方形单元构成的纤维网格。单个网格面积优选6.25mm²～225mm²。

步骤二：制备质量分数为5％～15％的聚合物溶液或聚合物-无机颗粒混合溶液。

将聚合物添加至溶剂中，搅拌24h以上，得到澄清透明聚合物溶液。