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江南大學(xué)付少海、福州大學(xué)賴躍坤 AFM:基于濕度響應(yīng)的動態(tài)二/三維可轉(zhuǎn)換Kirigami銅片用于提升霧水收集和儲存效率
2022-11-24  來源:中國聚合物網(wǎng)
  霧水收集裝置(FHD)用于緩解多霧地區(qū)的水資源短缺問題高效和續(xù)的霧水收集仍面臨一些挑戰(zhàn),如單一的仿生集水效率低、收集水再蒸發(fā)現(xiàn)象導(dǎo)致水的利用率降低等。 


圖一:動態(tài)二/三維可轉(zhuǎn)換Kirigami銅片捕霧示意圖。在霧流中,銅片自動變換為3D結(jié)構(gòu)從霧流中獲取水滴(左)。霧流結(jié)束后,銅片切換為2D結(jié)構(gòu)改在收集器上防止捕獲的液滴再蒸發(fā)。


  受仙人掌、豬籠草、荷葉和松果等多種織物的啟發(fā),江南大學(xué)付少海教授/福州大學(xué)賴躍坤教授團(tuán)隊(duì)報道了一種基于濕度響應(yīng)的動態(tài)二/三維可轉(zhuǎn)換Kirigami銅片SLP-SHL@SP-Cu裝置。捕霧過程中,捕獲的液滴在拉普拉斯力(仙人掌尖刺結(jié)構(gòu))、毛細(xì)力(荷葉Janus結(jié)構(gòu))和低表面能(豬籠草超滑表面)的作用下從上表面頂端向底部運(yùn)移。值得注意的是,模擬松果濕度響應(yīng)鱗片,新型FHD以預(yù)先編程的方式響應(yīng)濕度變化,并執(zhí)行從2D平面結(jié)構(gòu)到3D螺旋結(jié)構(gòu)的動態(tài)轉(zhuǎn)換,達(dá)到高效霧收集(3D結(jié)構(gòu))和水存儲(2D結(jié)構(gòu))的目的。該研究為高效FHD的開發(fā)開辟了新的思路。 


圖二:a)FHD的設(shè)計策略SLP-SHL@SP-Cu中融入仙人掌、豬爪草、荷葉和松果的特性。b)濕度響應(yīng)水凝膠纖維的制備工藝和機(jī)理。c)濕度響應(yīng)SLP-SHL@SP-Cu工作示意圖,霧流刺激下,SLP-SHL@SP-Cu切換到3D結(jié)構(gòu)捕捉水霧,在陽光照射下恢復(fù)到2D平面結(jié)構(gòu)保存收集的水分。 


圖三:受仙人掌尖刺,荷葉Janus結(jié)構(gòu)和豬籠草超滑表面啟發(fā)SLP-SHL@SP-Cu及其表面的液滴定向運(yùn)輸行為。


  該研究成果以Bio-inspired Copper Kirigami Motifs Leading to a 2D–3D Switchable Structure for Programmable Fog Harvesting and Water Retention”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上,第一作者為江南大學(xué)博士生余治華,通訊作者為江南大學(xué)付少海教授,張繼超副研究員和福州大學(xué)賴躍坤教授。


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202210730

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