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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)用于緩解多霧地區的水資源短缺問題高效和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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