用于高效雾水收集的混合润湿性仿生结构研究

曹敏强; 程惠婷; 马永奇; 陈琦; 王文欣

doi:10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2025.03.002

塑料科技 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (03) : 7 -12. DOI: 10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2025.03.002

理论与研究

用于高效雾水收集的混合润湿性仿生结构研究

曹敏强 ¹ ,
程惠婷 ¹ ,
马永奇 ² ,
陈琦 ² ,
王文欣 ²^,^*

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Research on Hybrid Wettability Biomimetic Structures for Efficient Fog Water Harvesting

Minqiang CAO ¹ ,
Huiting CHENG ¹ ,
Yongqi MA ² ,
Qi CHEN ² ,
Wenxin WANG ²^,^*

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摘要

雾水收集为缓解全球淡水资源短缺提供出路。研究模仿纳米布沙漠甲虫背部的混合润湿性结构，3D打印仿纳米布沙漠甲虫结构。选择性地用疏水纳米SiO₂悬浮液对3D打印仿纳米布沙漠甲虫结构的基底进行表面修饰，制备混合润湿性仿纳米布沙漠甲虫结构。这种仿生结构基底表面均匀附着直径约15 nm的疏水纳米SiO₂粒子，基底上分布着由直径约1 mm的亲水性3D凸起结构组成的阵列。随着3D打印混合润湿性仿纳米布沙漠甲虫结构基底表面疏水纳米SiO₂含量的不断增加，其基底表面的接触角也逐渐增大，润湿性逐渐降低，仿生结构的集水率逐渐增大。3D打印混合润湿性仿纳米布沙漠甲虫结构集水效率可达到0.943 g/（cm²·h），约是3D打印平面样品的2.5倍。结果表明：3D凸起结构和表面润湿性梯度有利于提高3D打印仿纳米布沙漠甲虫结构的集水性能。