[发明专利]具有亲水、滑移表面的硅胶块体材料与超疏水-亲水表面的锥形铜针用于水雾收集的方法

权利要求书

1.具有亲水、滑移表面的硅胶块体材料与超疏水-亲水表面的锥形铜针用于水雾收集的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A.电沉积法制备具有纳米块状结构的铜表面：首先，选取长度为3cm的铜针，为了除去铜针表面的污染物，用乙醇、去离子水分别超声清洗5-10min，然后用0.1M盐酸溶液去除氧化层，将处理过的铜针利用电化学工作站进行电沉积，其中，铜针作为阴极，铂电极作为阳极，饱和甘汞电极作为辅助电极，选取的电解液为0.5-0.7M的硫酸铜溶液，在时间-电流窗口下沉积400-600s，取出铜针，用乙醇清洗过后在氮气流下干燥1-3min；

B.在电沉积后的铜针尖端制备氢氧化铜纳米线：首先，用砂纸将电沉积铜针的尖端1cm长度的表面打磨至沉积铜消失，然后，将处理过的铜针放入0.5-1M氢氧化钠与0.03-0.05M过硫酸铵混合水溶液中刻蚀40-60min，用去离子水清洗过后放在真空干燥箱中干燥5-10min；

C.具有超疏水-亲水集成表面的锥形铜针制备：利用2-3m M 1-十八烷基硫醇/乙醇溶液修饰步骤B中的具有氢氧化铜纳米线的部分，修饰时间为30-50s，形成了具有超疏水-亲水集成表面的锥形铜针表面；

D.具有亲水、滑移表面的硅胶块体材料的制备：首先将Sylgard 184与固化剂按10:1的质量比混合在50ml的烧杯中，然后将直径为25nm的TiO₂纳米颗粒与水按1:10的质量比进行分散，将分散的水和TiO₂纳米粒子溶液以50-60ml/h的速度逐滴地加入到未固化的PDMS中，在转速为3000-4000rpm的磁力搅拌装置中搅拌2-3h，然后将乳化液倒入聚四氟乙烯瓶中作为模具，在真空干燥箱中脱气4-5h，脱气后，将聚四氟乙烯瓶密封，置于65-70℃下4-5h，然后将固化好的PDMS从聚四氟乙烯瓶中取出，置于180-190℃下2-3h，最后，用砂纸打磨样品表面，直到样品表面呈现超疏水性，将离子液体BMIMPF6在3000-4000rpm转速下旋涂在超疏水表面；

E.具有亲水、滑移表面的硅胶块体材料作为基底与超疏水-超亲水集成表面的锥形铜针组装在一起的水雾收集组合：取一块半径为1.5cm的具有亲水、滑移表面的硅胶块体材料做为基底，将长度为3cm的超疏水-亲水集成表面的锥形铜针垂直插入块体材料，锥形铜针与地面保持水平，此组合与出雾口距离保持在4-6cm，水雾收集实验一次周期测量持续时间为1小时，用于水收集实验的加湿器的流量和速度分别为0.0556g·s^-1和25cm·s^-1，在实验中，样品周围的温度和相对湿度分别为15℃和70％。

2.如权利要求1所述的具有亲水、滑移表面的硅胶块体材料与超疏水-亲水表面的锥形铜针用于水雾收集的方法，其特征在于：步骤A中，铜针在0.5-0.7M硫酸铜溶液中进行铜的沉积，电解液溶液必须混合均匀，电极装置必须清洁。

3.如权利要求1所述的具有亲水、滑移表面的硅胶块体材料与超疏水-亲水表面的锥形铜针用于水雾收集的方法，其特征在于：步骤B中，铜针在0.5-1M氢氧化钠与0.03-0.05M过硫酸铵碱溶液中刻蚀，溶液必须混合均匀。

4.如权利要求1所述的具有亲水、滑移表面的硅胶块体材料与超疏水-亲水表面的锥形铜针用于水雾收集的方法，其特征在于：利用2-3mM 1-十八烷基硫醇/乙醇溶液进行润湿性改性时，修饰时间需要严格控制在30-50s内，保证具有纳米棒状结构的同时表现出超疏水性能。

5.如权利要求1所述的具有亲水、滑移表面的硅胶块体材料与超疏水-亲水表面的锥形铜针用于水雾收集的方法，其特征在于：硅胶块体材料需要充分脱气，180-190℃高温下使水分充分蒸发，从而出现孔状结构，在砂纸打磨下表面呈现出超疏水性。

6.如权利要求1所述的具有亲水、滑移表面的硅胶块体材料与超疏水-亲水表面的锥形铜针用于水雾收集的方法，其特征在于：铜针表面具有亲水-超疏水润湿梯度，尖端为超疏水性，尾部三分之二长度为亲水性，与表面具有亲水滑移性的硅胶块体材料组合用于水雾收集。