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仿沙漠甲壳虫表面的水收集性质研究现如今,全球的淡水资源极其匮乏,越来越满足不了人类对水的正常需求。如何能够高效环保地获取淡水资源是个极大的难题。幸运的是,大自然给予了我们些许启发。比如,生活在纳米布沙漠上的甲壳虫可以从干旱的沙漠中捕获水汽,供给自身的水需求。本文首先阐述了自然界中能够捕获水的一些生物,然后辅以理论知识来更加深入讨论了各种特殊润湿性的表面,最后系统地介绍了现实生活中和实验室中制备的一些水收集装置或材料表面。在此基础上,制备了几种仿生纳米布沙漠甲壳虫的水收集表面,并研究其水收集的性质与功能。首先,通过刷涂和浸涂法,先后将环氧树脂和混合粒子（铜粉与二氧化钛粉）涂到铜片基底上,待样品在室温下自然干燥12h,再用0.05M的十八硫醇的正己烷溶液修饰。其中,混合粒子溶液按不同的铜粉和二氧化钛摩尔浓度比配制,即0:1,1:1,2:1,3:1,4:1,5:1,6:1,9:1,12:1,1:0。因为十八硫醇可以修饰铜而不能修饰二氧化钛,所以在复合表面上,铜充当疏水的物质,二氧化钛充当亲水的物质,形成了与纳米布沙漠甲壳虫模型相似的表面。在这些复合材料中,控制表面摩尔浓度比,表面的润湿性和水收集效率呈现不同规律。实验表明,随着铜含量的增加,表面的水滴接触角也不断增大。而对于各表面的水汽收集速率,在原始摩尔浓度比为从1:1到9:1时,表面的水收集速率逐渐提升,但是当原始浓度比大于9:1时,表面水收集速率呈减小的趋势。所以,当铜和二氧化钛原始浓度比9:1时,表面有最大的水收集速率,高达1309.9mgh<sup>-1</sup>cm<sup>-2</sup>。即使重复试验10次,该表面的水收集效率也没有太大的变化。与此同时,该表面也具有良好的自清洁功能和机械稳定性。所以,对于仿甲壳虫表面中,并不是过多的疏水成分或者过多的亲水成分才具有最优异的水收集能力,要合理控制表面上亲水和疏水物质比例才能获得最高效率的水收集材料表面。然后,基于铜的碱氧化刻蚀方法,制备了一系列的功能性润湿性铜网,即超亲水表面,超疏水表面,超疏水和超亲水相间的表面,这些可以分别应用于油水分离、自清洁、水汽收集之中。在超亲水铜网上,轻油和水的混合物可以快速地分离出来。在超疏水铜网材料上,含有重油的混合物也可以高效快速地分离。并且,采用了一个简单巧妙的方法,可以有序地实现轻油混合物和重油混合物的分离。同时,首次以超亲水表面为基底,构建不同位置和数量的超疏水图案,合成了水收集材料表面。实验结果表明有两个超疏水圆形图案的超亲水表面上的水汽收集效率是最好的,它的收集速率为1316.9mgh<sup>-1</sup>cm<

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