[发明专利]一种反重力定向导水的仿生节水灌溉装置及方法

权利要求书

1.一种反重力定向导水的仿生节水灌溉装置，其特征在于，包括防水布(1)、纤维集束体、单向导水布、储水布(8)以及输水管(10)，所述单向导水布包括聚乳酸水刺非织造布(6)和静电纺纳米纤维层(7)，单向导水布的上方设置有储水布(8)，所述储水布(8)的上方设置有植物根部活动区(9)，所述纤维集束体位于所述单向导水布与防水布(1)之间，纤维集束体包括纤维集束体主干部分(2)和纤维集束体分支部分(5)，若干个纤维集束体分支部分(5)周向均匀连接在纤维集束体主干部分(2)的上方，所述纤维集束体主干部分(2)外套设有可降解空心管(4)，所述纤维集束体分支部分(5)上均匀开设有若干个出水孔(11)，所述纤维集束体的数量有若干个，相邻的纤维集束体之间设置有泡沫支撑件(3)。

2.根据权利要求1所述的反重力定向导水的仿生节水灌溉装置，其特征在于，所述防水布(1)为聚氨酯涂层帆布。

3.根据权利要求2所述的反重力定向导水的仿生节水灌溉装置，其特征在于，所述纤维集束体主干部分(2)为碱处理苎麻。

4.根据权利要求3所述的反重力定向导水的仿生节水灌溉装置，其特征在于，所述储水布(8)为浸涂纯丙烯酰胺水凝胶的机织布。

5.根据权利要求4所述的反重力定向导水的仿生节水灌溉装置，其特征在于，所述单向导水布以聚乳酸水刺非织造布(6)为基布，一侧经过静电纺得到静电纺纳米纤维层(7)后再经等离子体处理而得，所述静电纺纳米纤维层为PAN纳米纤维层。

6.根据权利要求5所述的反重力定向导水的仿生节水灌溉装置，其特征在于，所述纤维集束体内部的纤维形成有毛细管通道，所述纤维集束体主干部分(2)的集束密度小于纤维集束体分支部分(5)的集束密度，使得纤维集束体分支部分(5)的毛细管通道直径小于纤维集束体主干部分(2)毛细管通道直径。

7.根据权利要求6所述的反重力定向导水的仿生节水灌溉装置，其特征在于，所述可降解空心管(4)由不透水材料制造。

8.根据权利要求7所述的反重力定向导水的仿生节水灌溉装置，其特征在于，所述纤维集束体分支部分(5)也用不透水的可降解空心管(4)包覆。

9.根据权利要求8所述的反重力定向导水的仿生节水灌溉装置，其特征在于，所述输水管(10)一端连通外界，另一端通入所述单向导水布与防水布(1)之间。

10.一种反重力定向导水的仿生节水灌溉方法，其特征在于，应用了权利要求1-9任一所述的反重力定向导水的仿生节水灌溉装置，所述方法包括如下步骤：

步骤一：将帆布经过PU涂层处理得到防水布(1)；

步骤二：通过纺织技术制备纤维集束体，再用不透水的可降解空心管(4)包覆纤维集束体主干部分(2)，纤维集束体主干部分(2)上方设置若干个纤维集束体分支部分(5)，每个纤维集束体分支部分(5)也用不透水的可降解空心管(4)包覆，控制合适的集束密度，保证纤维集束体主干部分(2)的集束密度小于纤维集束体分支部分(5)的集束密度，使其形成类似植物木质部导管结构，导管自下而上孔径逐步变小，以引导水分单向流动；

步骤三：通过静电纺丝技术在聚乳酸水刺非织造布(6)单侧纺制静电纺纳米纤维层(7)，并用等离子体处理；

步骤四：将PAM水凝胶制备在机织基布上得到储水布(8)；

步骤五：通过输水管(10)输入水分，纤维集束体一端与水分接触，通过芯吸作用将水分向上输送，经过单向导水布后水分被储水布(8)的水凝胶储存；水分能够由储水布(8)输送到植物根部活动区(9)，并根据植物对水分的需求实现自适应灌溉。