[发明专利]具有仿生蜘蛛丝结构的集水网面的连续化制备装置及其工艺

说明书

本发明公开了一种具有仿生蜘蛛丝结构的集水网面的连续化制备装置及其工艺，属于化学仿生技术领域。所述的装置包括：推入式定位台、运输导轨、高压喷涂室、干燥室、一级原料罐、二级原料罐、清洗原液罐和空气压缩泵；所述的推入式定位台位于运输导轨上，推入式定位台固定要待喷涂网面，所述的一级原料罐出口、清洗原液罐出口分别与二级原料罐入口之间通过管路连接，二级原料罐的出口与高压喷涂室的高压喷头之间管路连接，所述空气压缩泵与高压喷头之间管路连接。本发明提供的具有仿生蜘蛛丝结构的集水网面的连续化制备装置，能够大批量高效率地制备结构均匀的仿生集水网面，具有极高的实际应用价值。

技术领域

本发明属于化学仿生技术领域，具体涉及具有仿生蜘蛛丝结构的集水网面的连续化制备装置及其制备工艺。

背景技术

根据WHO的统计数据，世界上仅有0.007％的水能够直接供人类消费使用。缺水已经成为许多地区人们生活的常态，人类也在尝试各种各样的方法获得可以使用的水资源。雾气中含有大量的水，人类生产生活中也产生大量的雾化水，例如火电厂，此外，大雾天气也给人类的生产生活带来诸多麻烦，因此如何高效收集雾气成为热门课题。

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，与雾气的接触面积大，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的地区的居民也早已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，经过北京航空航天大学郑咏梅教授课题组的努力探索，在仿生集水方向已经能够实现集水纤维的工业化生产，该纤维在简单编网后能够在不降低气流压降的前提下实现单程6％的集水性能，远远高于传统Rachel网面单程2％的集水率，但是存在机械化编网破坏异质结构的仿生集水纤维问题，现有技术中需要连续化、工业化制备集水网面的问题仍然存在。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种具有仿生蜘蛛丝结构的集水网面的连续化制备装置及其工艺，所述的连续化制备装置包括：推入式定位台、运输导轨、高压喷涂室、干燥室、一级原料罐、二级原料罐、清洗原液罐和空气压缩泵；所述的推入式定位台位于运输导轨上，推入式定位台固定要待喷涂网面，在所述的连续化制备过程中，推入式定位台携带着待喷涂网面，沿运输导轨，依次经过高压喷涂室和干燥室，实现对具有仿生蜘蛛丝结构的集水网面的连续化制备；所述的一级原料罐出口、清洗原液罐出口分别与二级原料罐入口之间通过管路连接，二级原料罐的出口与高压喷涂室的高压喷头之间管路连接，为高压喷头提供喷涂原料；所述空气压缩泵放置于空气压缩车间，空气压缩泵与高压喷头之间管路连接，负责为高压喷头提供稳定的喷涂压力。

本发明还提供一种具有仿生蜘蛛丝结构的集水网面的连续化制备工艺，包括如下步骤：

第一步，分别取两份DMF倒入一级原料罐与清洗原液罐中，之后向一级原料罐加入PVDF粉末，启动多级桨叶搅拌器A搅拌10h～14溶解，之后加入纳米TiO₂粉末搅拌2～3h，形成均匀的悬浊液，打开一级原料罐出口的阀门A将悬浊液引入二级原料罐，启动多级桨叶搅拌器B搅拌均匀，待用；

打开空气压缩泵，调整至工作压力60MPa，待用；

打开热风鼓风机，控制干燥室的腔室内的气流流速为0.5m/s，控制热风鼓风机出口气体温度至65℃，并利用热风流预热腔室至与气流温度一致；