CN102587139A - 一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法及其应用，属于化学仿生技术领域。本发明中将固定有纤维的支架完全浸泡在制备的质量分数为5～9％聚合物溶液中提拉，在纤维上产生大小顺序排列的突起节，最后干燥，得到的淡水收集纤维，应用所述的淡水收集纤维编织成淡水收集纤维网进行淡水收集，可以收集雾气中的淡水，增大空气能见度，而且集水效率高，可以除雾。本发明制备得到的纤维表面的突起节高度从小到大均匀增大可控，其表面具有更微观的突起或微孔，增加了空气水滴的碰撞几率和铺展速度，使得集水的效率得以提高；宜用于在滨海沙漠、海岛、远洋船只和多雾山区等，其收集淡水的成本远低于海水淡化的成本。
Description
技术领域
本发明属于化学仿生技术领域，具体涉及一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法及其应用。
背景技术
目前，水资源匮乏已成为世界性问题，其将严重影响国民经济的可持续发展和国家生态安全，且对人类的生存构成了极大的威胁。
根据联合国环境规划署的数据，全球干旱地区的面积约占陆地总面积的41％。而在我国，干旱地区的面积也达到了2.5×106km2，约占国土面积的1/4。并且，随着全球变暖所引起的气候异常，水资源匮乏的问题在有的地方也愈演愈烈。此外，有的沿海地区也因为面临淡水资源匮乏的局面，不得不耗费大量的能源进行海水淡化。然而与此同时，人们却注意到，即使是极度缺水的地区，在雾气中也含有大量的水份。因此，如果能够充分利用雾气中的水份，使其在某种条件下凝结并收集就有望在很大程度上解决水资源匮乏的问题。
自然界中的生物经过长期的进化过程获得了在极度缺水环境中生存的本领。仿生制备低能耗、高效率、环境友好的新型集水材料有望成为解决水资源匮乏问题的新途径。传统的集水材料一般是亲水的织物或者导热性质好的金属。例如，秘鲁政府为开发雾水资源，在该国西临太平洋的多雾地区设立了两个雾水收集站。雾水收集器用尼龙网制成，尼龙网支架下用一个大铁盘收集。其雾水收集量换算成降雨量分别是296.8毫米和165.1毫米。西班牙科学家还发明了一种由聚氨基甲酸乙酯制成的人造树，这种酚泡沫塑料吸水性能非常强，与雾的接触面积又很大，散热很快，因而能够凝聚大量的水份。我国许多生活在多雾气候地区的居民也已经开始用类似的传统集水材料从雾气中收集淡水。尽管如此，这些方法操作复杂，成本较高，集水效率也有待提高。
发明内容
针对现有技术中集水效率不高，无法满足广大缺水地区对水的需要，且成本高、不环保的缺陷，本发明提出一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法及其应用，可以高效的收集空气中的微小水滴而使之成为淡水，利用纤维的纺锤节(也叫突起节)梯度，实现水滴定向的传输移动，实现淡水的收集，并且应用所述的淡水收集纤维可以除雾。
本发明提出的一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法，具体包括以下几个步骤：
步骤一：纤维的固定：
利用胶体将纤维以一定的倾斜角度固定在支架上，纤维平均直径优选5～100μm，倾斜角度优选10°～20°，用丙酮清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃。将支架固定在提拉涂膜机上。
步骤二：制备质量分数为5～9％的聚合物溶液：
将聚合物添加至溶剂中，搅拌24h以上，得到澄清透明的，质量分数为5～9％的聚合物溶液，所述的溶剂为N，N-二甲基乙酰胺(DMA)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或四氢呋喃；所述的聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚偏氟乙烯(PVDF)。
步骤三：提拉产生大小顺序排列的突起节：
将固定有纤维的支架完全浸泡在步骤二中制备的聚合物溶液中，浸泡时间为30s以上，然后以150～200mm/min的速度进行提拉，在纤维上产生大小顺序排列的突起节。
步骤四：干燥：
提拉完成后，将表面覆盖有聚合物的纤维进行室温干燥10min以上，得到具有按照高度大小顺序排列的突起节的纤维，而且突起节的高度由小到大均匀增加。
应用本发明提出的一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法，得到的淡水收集纤维在90％湿度下收集水滴，水滴在长大的过程中从高度较小的突起节向高度较大的突起节合并，当在较大的突起节上形成足够大的水滴时，在重力作用下，自动掉落，可采用引流收集器收集水滴。
上述方法制备得到的淡水收集纤维的应用，应用所述的淡水收集纤维编织成淡水收集纤维网，网格面积为0.25～1cm2，应用该淡水收集纤维网进行淡水收集，可以收集雾气中的淡水，增大空气能见度，而且集水效率高，可以除雾。
本发明具有的优点在于：
1、本发明提供的一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法，过程简单，可操作性强，对环境无任何伤害；
2、本发明提供的一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法，所使用的聚合物具有良好的户外稳定性，不易降解，耐用，可延长使用年限；
3、本发明提供的一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法，制备得到的纤维表面的突起节高度从小到大均匀增大可控，其表面具有更微观的突起或微孔，增加了空气水滴的碰撞几率和铺展速度，使得集水的效率得以提高；
4、本发明提供的一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法，利用突起节的高度梯度，可实现水滴在收集的过程中定向移动合并，加速集水的效率；
5、利用该制备方法制备得到的淡水收集纤维编织成纤维网，提供了较大湿度下的集水量、耐久性和经济性。因此宜用于在滨海沙漠、海岛、远洋船只和多雾山区等，收集空气中的水滴成为可使用的淡水，以及机场、高速公路、灯塔等周围的浓雾驱散和消散，其收集淡水的成本远低于海水淡化的成本。
附图说明
图1：本发明提供的一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法的流程图；
图2：本发明提供的一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法的原理示意图；
图3：本发明提供的一种具有传输功能的淡水收集纤维在光学显微镜下的突起节纤维结构图；
图4：本发明提供的一种具有传输功能的淡水收集纤维在集水过程中表现的水传输作用光学示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明提出的一种仿生淡水采集纤维的制备方法，如图1所示，具体包括以下几个步骤：
步骤一：纤维的固定：
利用胶体将纤维以一定倾斜角度固定在支架上，倾斜角度优选10°～20°，纤维平均直径为5～100μm，用丙酮清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃。将支架固定在提拉涂膜机(优选为DipMaster 50型)上。
所述的纤维为合成纤维、人造纤维、天然纤维或无机高分子纤维。选择合成纤维时，优选为尼龙纤维，选择人造纤维时，优选铜氨纤维，选择天然纤维时，优选蚕丝纤维，选择无机高分子纤维时，优选碳纤维。当优选为尼龙纤维时，尼龙纤维平均直径优选为15～30μm，进一步优选为18μm；当优选为铜氨纤维时，铜氨纤维的平均直径优选为30～100μm，进一步优选75μm；当优选为蚕丝纤维时，蚕丝纤维的平均直径优选为15～25μm，进一步优选为20μm，当优选为碳纤维时，碳纤维的平均直径优选为5～10μm，进一步优选为8μm。
步骤二：制备质量分数为5～9％的聚合物溶液：
将聚合物添加至有机溶剂中，搅拌24h以上，得到澄清透明且质量分数为5～9％的聚合物溶液，所述的有机溶剂为N，N-二甲基乙酰胺(DMA)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或四氢呋喃；所述的聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚四氟乙烯(PTFE)或聚偏氟乙烯(PVDF)。
步骤三：提拉产生大小顺序排列的突起节：
如图2，将固定有纤维1的支架2完全浸泡在聚合物溶液3中，浸泡时间为30s以上，然后以150～200mm/min的速度进行提拉。
步骤四：干燥：
提拉完成后，将表面覆盖有聚合物的纤维进行室温干燥10min以上，然后干燥箱干燥，得到高度大小顺序排列的突起节的纤维。室温干燥条件优选为湿度40％～80％，温度为20～30℃，再在干燥箱中干燥10～20min，干燥箱温度为60℃。
利用本发明提出的方法制备的具有传输功能的淡水收集纤维的突起节的高度为30～140μm，突起节的间距为280μm～700μm，突起节的长度为50～250μm，如图3。该具有传输功能的淡水收集纤维的突起节的表面为微纳米结构，收集到的水滴在纤维上的传输距离为2cm～5cm。
应用本发明制备的淡水收集纤维，编织成淡水收集纤维网，具体方法为：将制备得到的多条淡水收集纤维进行编织成网，网格面积优选为0.25～1cm2，该淡水收集纤维网在95％湿度下收集水滴时，水滴会在纤维上相邻突起节之间进行聚集，当水滴聚集到足够大时，在重力作用下，自动掉落，可采用收集器收集水滴。
利用本发明提供的一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法制备得到的淡水收集纤维，可用于收集雾水滴或驱散浓雾。其具有高效集水或驱散浓雾的功能，能够增大空气中的水滴在突起节纤维表面聚集，同时减少空气中的水分，从而提高空气的能见度。在适合的空气湿度和温度下，水汽大量聚集在纤维突起节点之间，如图4，并且水滴从小突起节到大突起节间移动，提高大突起节的集水效率，长大的过程中形成较大的水滴，当水滴足够大时，水滴受重力作用落下，汇集成为可使用的淡水。
本发明提供的淡水收集纤维制备方法的步骤三中，突起节的高度梯度的变化，受到聚合物溶液浓度和纤维倾斜角度的影响。纤维倾斜角度越大，形成液膜越容易破裂，所得的突起节的梯度变化越大，倾斜角度越小，突起节高度梯度越小；而聚合物溶液浓度越大，突起节的高度和间距越大，间距过大，水滴传输容易中断，聚合物溶液浓度过大，突起节不对称；聚合物溶液浓度越低，突起节的高度梯度较小，集水体积较小，效率降低，聚合物溶液浓度过小，不会形成突起节。
实施例1：
步骤一：纤维的固定：
利用胶体将纤维以一定角度倾斜固定在支架上，倾斜角度为10°，纤维选用平均直径15μm的尼龙纤维，用丙酮清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃。将支架固定在提拉涂膜机-DipMaster 50型上。
步骤二：制备质量分数为5％的聚合物溶液：
将5重量份聚偏氟乙烯PVDF溶解于95重量份N，N-二甲基甲酰胺DMF溶剂中，搅拌24h令其变成澄清透明溶液，得到聚合物溶液。
步骤三：提拉产生大小顺序排列的突起节：
将固定有倾斜纤维的支架完全浸泡在聚合物溶液中，浸泡时间为30s，以150mm/min的速度进行提拉。
步骤四：干燥：
提拉完成后，将表面覆盖有聚合物的纤维进行干燥10min，得到具有突起节的纤维。干燥条件为湿度为40％，温度为20℃，再在干燥箱中干燥10min，干燥箱温度为60℃。
对上述制备得到的淡水收集纤维进行集水效率测试，结果显示，所得到的淡水收集纤维长10cm，纤维上突起节的高度为30～140μm，突起节的长度为50～250μm，突起节的间距为280μm～700μm，突起节个数为37个，集水效率达到0.417μL.s-1.cm-1。
实施例2：
步骤一：纤维的固定：
利用胶体将纤维以一定角度倾斜固定在支架上，倾斜角度为20°，纤维选用平均直径5μm的碳纤维，用丙酮清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃。将支架固定在提拉涂膜机(DipMaster 50型)上。
步骤二：制备质量分数为7％的聚合物溶液
将7重量份聚偏氟乙烯PVDF溶解于93重量份N，N-二甲基甲酰胺DMF溶剂中，搅拌24小时令其变成澄清透明溶液，得到聚合物溶液。
步骤三：提拉产生大小顺序排列的突起节：
将固定有倾斜纤维的支架完全浸泡在聚合物溶液中，浸泡时间为40s，以175mm/min的速度进行提拉。
步骤四：干燥：
提拉完成后，将表面覆盖有聚合物的纤维进行干燥20min，得到具有突起节的纤维。干燥条件为湿度为50％，温度为25℃，再在干燥箱中干燥12min，干燥箱温度为60℃。
所得到的淡水收集纤维上突起节的高度为35～135μm，突起节的间距为280μm～700μm，突起节的长度为55～250μm。
实施例3：
步骤一：纤维的固定：
利用胶体将纤维以一定角度倾斜固定在支架上，倾斜角度为15°，纤维选用平均直径15μm的蚕丝纤维，用丙酮清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃。将支架固定在提拉涂膜机(DipMaster 50型)上。
步骤二：制备质量分数为9％的聚合物溶液：
将9重量份聚甲基丙烯酸甲酯PMMA溶解于91重量份N，N-二甲基乙酰胺DMA溶剂中，搅拌24小时令其变成澄清透明溶液，得到聚合物溶液。
步骤三：提拉产生大小顺序排列的突起节：
将固定有倾斜纤维的支架完全浸泡在聚合物溶液中，浸泡时间为30s，以200mm/min的速度进行提拉。
步骤四：干燥：
提拉完成后，将表面覆盖有聚合物的纤维进行干燥20min，得到具有突起节的纤维。干燥条件为湿度为70％，温度为25℃，再在干燥箱中干燥15min，干燥箱温度为60℃。
所得到的淡水收集纤维上突起节的高度为30～125μm，突起节的间距为290μm～700μm，突起节的长度为60～250μm。
实施例4：
步骤一：纤维的固定：
利用胶体将纤维以一定角度倾斜固定在支架上，倾斜角度为12°，纤维选用平均直径20μm的蚕丝纤维，用丙酮清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃。将支架固定在提拉涂膜机(DipMaster 50型)上。
步骤二：制备质量分数为9％的聚合物溶液：
将9重量份聚四氟乙烯PTFE溶解于91重量份四氢呋喃溶剂中，搅拌24小时令其变成澄清透明溶液，得到聚合物溶液。
步骤三：提拉产生大小顺序排列的突起节：
将固定有倾斜纤维的支架完全浸泡在聚合物溶液中，浸泡时间为30s，以160mm/min的速度进行提拉。
步骤四：干燥：
提拉完成后，将表面覆盖有聚合物的纤维进行干燥20min，得到具有突起节的纤维。干燥条件为湿度为80％，温度为30℃，再在干燥箱中干燥15min，干燥箱温度为60℃。
所得到的淡水收集纤维上突起节的高度为30～125μm，突起节的间距为300μm～700μm，突起节的长度为65～235μm。
实施例5：
步骤一：纤维的固定：
利用胶体将纤维以一定角度倾斜固定在支架上，倾斜角度为16°，纤维选用平均直径30μm的尼龙纤维，用丙酮清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃。将支架固定在提拉涂膜机(DipMaster 50型)上。
步骤二：制备质量分数为7％的聚合物溶液：
将7重量份聚偏氟乙烯PVDF溶解于85重量份四氢呋喃和8重量份的丙酮溶剂中，搅拌24小时令其变成澄清透明溶液，得到聚合物溶液。
步骤三：提拉产生大小顺序排列的突起节：
将固定有倾斜纤维的支架完全浸泡在聚合物溶液中，浸泡时间为30s，以180mm/min的速度进行提拉。
步骤四：干燥：
提拉完成后，将表面覆盖有聚合物的纤维进行干燥15min，得到具有突起节的纤维。干燥条件为湿度为80％，温度为30℃，再在干燥箱中干燥20min，干燥箱温度为60℃，得到本发明中的淡水收集纤维。
实施例6：
步骤一：纤维的固定：
利用胶体将纤维以一定角度倾斜固定在支架上，倾斜角度为15°，纤维选用平均直径8μm的碳纤维，用丙酮清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃。将支架固定在提拉涂膜机(DipMaster 50型)上。
步骤二：制备质量分数为7％的聚合物溶液：
将7重量份聚甲基丙烯酸甲酯PMMA溶解于78重量份四氢呋喃和15重量份的丙酮溶剂中，搅拌24小时令其变成澄清透明溶液，得到聚合物溶液。
步骤三：提拉产生大小顺序排列的突起节：
将固定有倾斜纤维的支架完全浸泡在聚合物溶液中，浸泡时间为30s，以190mm/min的速度进行提拉。
步骤四：干燥：
提拉完成后，将表面覆盖有聚合物的纤维进行干燥35min，得到具有突起节的纤维。干燥条件为湿度为70％，温度为30℃，再在干燥箱中干燥20min，干燥箱温度为60℃，得到本发明中的淡水收集纤维。
实施例7：
步骤一：纤维的固定：
利用胶体将纤维以一定角度倾斜固定在支架上，倾斜角度为10°，纤维选用平均直径25μm的蚕丝纤维，用丙酮清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃。将支架固定在提拉涂膜机(DipMaster 50型)上。
步骤二：制备质量分数为8％的聚合物溶液：
将8重量份PTFE溶解于82重量份四氢呋喃和10重量份的丙酮溶剂中，搅拌24小时令其变成澄清透明溶液，得到聚合物溶液。
步骤三：提拉产生大小顺序排列的突起节：
将固定有倾斜纤维的支架完全浸泡在聚合物溶液中，浸泡时间为30s，以200mm/min的速度进行提拉。
步骤四：干燥：
提拉完成后，将表面覆盖有聚合物的纤维进行干燥18min，得到具有突起节的纤维。干燥条件为湿度为70％，温度为25℃，再在干燥箱中干燥20min，干燥箱温度为60℃，得到本发明中的淡水收集纤维。
实施例8：
步骤一：纤维的固定：
利用胶体将纤维以一定角度倾斜固定在支架上，倾斜角度为17°，纤维选用平均直径18μm的尼龙纤维，用丙酮清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃。将支架固定在提拉涂膜机(DipMaster 50型)上。
步骤二：制备质量分数为7％的聚合物溶液：
将7重量份聚甲基丙烯酸甲酯PMMA溶解于78重量份四氢呋喃和15重量份的丙酮溶剂中，搅拌24小时令其变成澄清透明溶液，得到聚合物溶液。
步骤三：提拉产生大小顺序排列的突起节：
将固定有倾斜纤维的支架完全浸泡在聚合物溶液中，浸泡时间为30s，以190mm/min的速度进行提拉。
步骤四：干燥：
提拉完成后，将表面覆盖有聚合物的纤维进行干燥15min，得到具有突起节的纤维。干燥条件为湿度为70％，温度为30℃，再在干燥箱中干燥20min，干燥箱温度为60℃，得到本发明中的淡水收集纤维。
实施例9：
步骤一：纤维的固定：
利用胶体将纤维以一定角度倾斜固定在支架上，倾斜角度为13°，纤维选用平均直径30μm的铜氨纤维，用丙酮清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃。将支架固定在提拉涂膜机(DipMaster 50型)上。
步骤二：制备质量分数为9％的聚合物溶液
将9重量份聚四氟乙烯PTFE溶解于91重量份四氢呋喃溶剂中，搅拌24小时令其变成澄清透明溶液，得到聚合物溶液。
步骤三：提拉产生大小顺序排列的突起节：
将固定有倾斜纤维的支架完全浸泡在聚合物溶液中，浸泡时间为30s，以160mm/min的速度进行提拉。
步骤四：干燥：
提拉完成后，将表面覆盖有聚合物的纤维进行干燥20min，得到具有突起节的纤维。干燥条件为湿度为80％，温度为30℃，再在干燥箱中干燥15min，干燥箱温度为60℃，得到本发明中的淡水收集纤维。
实施例10
步骤一：纤维的固定：
利用胶体将纤维以一定角度倾斜固定在支架上，倾斜角度为18°，纤维选用平均直径100μm的铜氨纤维，用丙酮清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃。将支架固定在提拉涂膜机-DipMaster 50型上。
步骤二：制备质量分数为5％的聚合物溶液：
将5重量份聚偏氟乙烯PVDF溶解于95重量份N，N-二甲基甲酰胺DMF溶剂中，搅拌24h令其变成澄清透明溶液，得到聚合物溶液。
步骤三：提拉产生大小顺序排列的突起节：
将固定有倾斜纤维的支架完全浸泡在聚合物溶液中，浸泡时间为30s，以150mm/min的速度进行提拉。
步骤四：干燥：
提拉完成后，将表面覆盖有聚合物的纤维进行干燥25min，得到具有突起节的纤维。干燥条件为湿度为40％，温度为20℃，再在干燥箱中干燥10min，干燥箱温度为60℃，得到本发明中的淡水收集纤维。
实施例11
步骤一：纤维的固定：
利用胶体将纤维以一定角度倾斜固定在支架上，倾斜角度为14°，纤维选用平均直径75μm的铜氨纤维，用丙酮清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃。将支架固定在提拉涂膜机(DipMaster 50型)上。
步骤二：制备质量分数为7％的聚合物溶液
将7重量份聚偏氟乙烯PVDF溶解于93重量份N，N-二甲基甲酰胺DMF溶剂中，搅拌24小时令其变成澄清透明溶液，得到聚合物溶液。
步骤三：提拉产生大小顺序排列的突起节：
将固定有倾斜纤维的支架完全浸泡在聚合物溶液中，浸泡时间为45s，以175mm/min的速度进行提拉。
步骤四：干燥：
提拉完成后，将表面覆盖有聚合物的纤维进行干燥20min，得到具有突起节的纤维。干燥条件为湿度为50％，温度为25℃，再在干燥箱中干燥12min，干燥箱温度为60℃，得到本发明中的淡水收集纤维。
实施例12
步骤一：纤维的固定：
利用胶体将纤维以一定角度倾斜固定在支架上，倾斜角度为19°，纤维选用平均直径10μm的碳纤维，用丙酮清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃。将支架固定在提拉涂膜机(DipMaster 50型)上。
步骤二：制备质量分数为9％的聚合物溶液：
将9重量份聚甲基丙烯酸甲酯PMMA溶解于91重量份N，N-二甲基乙酰胺DMA溶剂中，搅拌24小时令其变成澄清透明溶液，得到聚合物溶液。
步骤三：提拉产生大小顺序排列的突起节：
将固定有纤维的支架完全浸泡在聚合物溶液中，浸泡时间为30s，以200mm/min的速度进行提拉。
步骤四：干燥：
提拉完成后，将表面覆盖有聚合物的纤维进行干燥20min，得到具有突起节的纤维。干燥条件为湿度为70％，温度为25℃，再在干燥箱中干燥15min，干燥箱温度为60℃，得到本发明中的淡水收集纤维。
Claims (7)
1.一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法，其特征在于：
步骤一：纤维的固定：
利用胶体将纤维以一定的倾斜角度固定在支架上，将支架固定在提拉涂膜机上；纤维平均直径5～100μm，倾斜角度10°～20°，用丙酮清洗纤维表面，除去附着于纤维表面的尘埃；
步骤二：制备质量分数为5～9％的聚合物溶液：
将聚合物添加至溶剂中，搅拌24h以上，得到澄清透明的，质量分数为5～9％的聚合物溶液，所述的溶剂为N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺或四氢呋喃；所述的聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚偏氟乙烯；
步骤三：提拉，在纤维上产生大小顺序排列的突起节：
将固定有纤维的支架完全浸泡在步骤二中制备的聚合物溶液中，浸泡时间为30s以上，然后以150～200mm/min的速度进行提拉，在纤维上产生大小顺序排列的突起节；
步骤四：干燥：
提拉完成后，将表面覆盖有聚合物的纤维进行室温干燥和干燥箱干燥，得到具有按照高度大小顺序排列的突起节的纤维，而且突起节的高度由小到大均匀增加。
2.根据权利要求1所述的具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法，其特征在于：所述的纤维为合成纤维、人造纤维、天然纤维或无机高分子纤维。
3.根据权利要求1所述的具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法，其特征在于：所述的室温干燥条件为湿度40％～80％，温度为20～30℃，干燥箱中干燥时间10～20min，干燥温度60℃。
4.一种淡水收集纤维，其特征在于：采用权利要求1中所述的方法进行制备得到，所述的淡水收集纤维上具有突起节，突起节的高度为30～140μm，突起节的间距为280μm～700μm，突起节的长度为50～250μm，该淡水收集纤维的突起节的表面为微纳米结构，收集到的水滴在纤维上的传输距离为2cm～5cm。
5.一种淡水收集纤维的应用，其特征在于：应用权利要求4所述的淡水收集纤维编织成淡水收集纤维网，网格面积为0.25～1cm2。
6.根据权利要求5所述的一种淡水收集纤维的应用，其特征在于：淡水收集纤维网在90％湿度下收集水滴，水滴在长大的过程中从高度较小的突起节向高度较大的突起节合并，当在较大的突起节上形成足够大的水滴时，在重力作用下，自动掉落。
7.根据权利要求5所述的一种淡水收集纤维的应用，其特征在于：用于在滨海沙漠、海岛、远洋船只和多雾山区，收集空气中的水滴成为可使用的淡水，以及机场、高速公路或灯塔周围的浓雾驱散和消散。
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| CN 201210004686 CN102587139B (zh) | 2012-01-09 | 2012-01-09 | 一种具有传输功能的淡水收集纤维的制备方法及其应用 |
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103213288A (zh) * | 2013-04-25 | 2013-07-24 | 北京航空航天大学 | 一种液滴靶向收集材料的制备方法及其应用 |
| CN103334244A (zh) * | 2013-06-08 | 2013-10-02 | 北京航空航天大学 | 一种电纺珠串纤维的自组装制备方法 |
| CN103696187A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-02 | 北京航空航天大学 | 一种控速提拉制备长程连续梯度纤维材料的装置 |
| CN105088579A (zh) * | 2015-09-15 | 2015-11-25 | 北京航空航天大学 | 一种仿生集水纤维的连续化制备装置及其制备方法 |
| CN106592232A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-04-26 | 北京航空航天大学 | 一种工业化仿生集水网面的制备方法 |
| CN107167180A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-15 | 北京邮电大学 | 一种弹性纤维传感器及其制备方法 |
| WO2019007217A1 (zh) | 2017-07-01 | 2019-01-10 | 中国石油化工股份有限公司 | 类蜘蛛丝的聚合物纤维、其制备方法及其用途 |
| CN109208100A (zh) * | 2017-07-01 | 2019-01-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种基于聚苯乙烯多孔微球的类蜘蛛丝聚合物纤维及其制备方法 |
| CN109208108A (zh) * | 2017-07-01 | 2019-01-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种基于二氧化硅多孔微球的类蜘蛛丝聚合物纤维及其制备方法 |
| CN109208101A (zh) * | 2017-07-01 | 2019-01-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种基于球形多孔微粒的类蜘蛛丝聚合物纤维及其制备方法 |
| CN110080337A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-08-02 | 清华大学 | 一种雾气收集器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1872533A (zh) * | 2005-06-03 | 2006-12-06 | 中国科学院化学研究所 | 一种仿生集水复合薄膜及其制备方法和用途 |
| CN1880531A (zh) * | 2005-06-16 | 2006-12-20 | 中国科学院化学研究所 | 一种仿生集水复合编织布及其制备方法和用途 |
| CN102162191A (zh) * | 2011-05-12 | 2011-08-24 | 北京航空航天大学 | 一种仿生淡水采集纤维的制备方法及其应用 |
-
2012
- 2012-01-09 CN CN 201210004686 patent/CN102587139B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1872533A (zh) * | 2005-06-03 | 2006-12-06 | 中国科学院化学研究所 | 一种仿生集水复合薄膜及其制备方法和用途 |
| CN1880531A (zh) * | 2005-06-16 | 2006-12-20 | 中国科学院化学研究所 | 一种仿生集水复合编织布及其制备方法和用途 |
| CN102162191A (zh) * | 2011-05-12 | 2011-08-24 | 北京航空航天大学 | 一种仿生淡水采集纤维的制备方法及其应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 《Small》 20111021 Hao Bai等 "Large-Scale Fabrication of Bioinspired Fibers for Directional Water Collection" 第3429-3433页 1-7 第7卷, 第24期 * |
| HAO BAI等: ""Large-Scale Fabrication of Bioinspired Fibers for Directional Water Collection"", 《SMALL》 * |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103213288A (zh) * | 2013-04-25 | 2013-07-24 | 北京航空航天大学 | 一种液滴靶向收集材料的制备方法及其应用 |
| CN103334244A (zh) * | 2013-06-08 | 2013-10-02 | 北京航空航天大学 | 一种电纺珠串纤维的自组装制备方法 |
| CN103334244B (zh) * | 2013-06-08 | 2015-09-23 | 北京航空航天大学 | 一种电纺珠串纤维的自组装制备方法 |
| CN103696187A (zh) * | 2013-12-25 | 2014-04-02 | 北京航空航天大学 | 一种控速提拉制备长程连续梯度纤维材料的装置 |
| CN105088579A (zh) * | 2015-09-15 | 2015-11-25 | 北京航空航天大学 | 一种仿生集水纤维的连续化制备装置及其制备方法 |
| CN106592232A (zh) * | 2016-11-23 | 2017-04-26 | 北京航空航天大学 | 一种工业化仿生集水网面的制备方法 |
| CN107167180A (zh) * | 2017-05-19 | 2017-09-15 | 北京邮电大学 | 一种弹性纤维传感器及其制备方法 |
| CN109208100A (zh) * | 2017-07-01 | 2019-01-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种基于聚苯乙烯多孔微球的类蜘蛛丝聚合物纤维及其制备方法 |
| WO2019007217A1 (zh) | 2017-07-01 | 2019-01-10 | 中国石油化工股份有限公司 | 类蜘蛛丝的聚合物纤维、其制备方法及其用途 |
| CN109208108A (zh) * | 2017-07-01 | 2019-01-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种基于二氧化硅多孔微球的类蜘蛛丝聚合物纤维及其制备方法 |
| CN109208101A (zh) * | 2017-07-01 | 2019-01-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种基于球形多孔微粒的类蜘蛛丝聚合物纤维及其制备方法 |
| CN109208108B (zh) * | 2017-07-01 | 2020-06-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种基于二氧化硅多孔微球的类蜘蛛丝聚合物纤维及其制备方法 |
| CN109208101B (zh) * | 2017-07-01 | 2020-06-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种基于球形多孔微粒的类蜘蛛丝聚合物纤维及其制备方法 |
| US11572638B2 (en) | 2017-07-01 | 2023-02-07 | China Petroleum & Chemical Corporation | Spider-silk-like polymer fiber, preparation method therefor and use thereof |
| CN110080337A (zh) * | 2019-05-23 | 2019-08-02 | 清华大学 | 一种雾气收集器 |
| CN110080337B (zh) * | 2019-05-23 | 2024-05-14 | 清华大学 | 一种雾气收集器 |
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