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江南大學付少海、福州大學賴躍坤 AFM：基于濕度響應的動態二/三維可轉換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

霧水收集裝置（FHD）可用于緩解多霧地區的水資源短缺問題，高效和連續的霧水收集仍面臨一些挑戰，如單一的仿生集水效率低、收集水再蒸發現象導致水的利用率降低等。

圖一：動態二/三維可轉換Kirigami銅片捕霧示意圖。在霧流中，銅片自動變換為3D結構從霧流中獲取水滴（左）。霧流結束后，銅片切換為2D結構改在收集器上防止捕獲的液滴再蒸發。

受仙人掌、豬籠草、荷葉和松果等多種織物的啟發，江南大學付少海教授/福州大學賴躍坤教授團隊報道了一種基于濕度響應的動態二/三維可轉換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（仙人掌尖刺結構）、毛細力（荷葉Janus結構）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移。值得注意的是，模擬松果濕度響應鱗片，新型FHD以預先編程的方式響應濕度變化，并執行從2D平面結構到3D螺旋結構的動態轉換，達到高效霧收集（3D結構）和水存儲（2D結構）的目的。該研究為高效FHD的開發開辟了新的思路。

圖二：a）FHD的設計策略：在SLP-SHL@SP-Cu中融入仙人掌、豬爪草、荷葉和松果的特性。b）濕度響應水凝膠纖維的制備工藝和機理。c）濕度響應SLP-SHL@SP-Cu的工作示意圖，霧流刺激下，SLP-SHL@SP-Cu切換到3D結構捕捉水霧，在陽光照射下恢復到2D平面結構保存收集的水分。

圖三：受仙人掌尖刺，荷葉Janus結構和豬籠草超滑表面啟發SLP-SHL@SP-Cu及其表面的液滴定向運輸行為。

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”為題發表在《Advanced Functional Materials》上，第一作者為江南大學博士生余治華，通訊作者為江南大學付少海教授，張繼超副研究員和福州大學賴躍坤教授。

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

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（責任編輯：xu）

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