CN108816702A - 一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面及制备方法 - Google Patents

一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108816702A
CN108816702A CN201810687964.6A CN201810687964A CN108816702A CN 108816702 A CN108816702 A CN 108816702A CN 201810687964 A CN201810687964 A CN 201810687964A CN 108816702 A CN108816702 A CN 108816702A
Authority
CN
China
Prior art keywords
super
channel
driving
super hydrophilic
catchment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810687964.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108816702B (zh
Inventor
钟敏霖
张红军
刘伟建
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN201810687964.6A priority Critical patent/CN108816702B/zh
Priority to US17/052,524 priority patent/US11878372B2/en
Priority to PCT/CN2018/115468 priority patent/WO2020000868A1/zh
Publication of CN108816702A publication Critical patent/CN108816702A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108816702B publication Critical patent/CN108816702B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/08—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/08—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface
    • B05D5/083—Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain an anti-friction or anti-adhesive surface involving the use of fluoropolymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/14—Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials to metal, e.g. car bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/0006—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring taking account of the properties of the material involved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/355—Texturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/352—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring for surface treatment
    • B23K26/3568—Modifying rugosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/361—Removing material for deburring or mechanical trimming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2202/00—Metallic substrate
    • B05D2202/20—Metallic substrate based on light metals
    • B05D2202/25—Metallic substrate based on light metals based on Al
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2506/00—Halogenated polymers
    • B05D2506/10—Fluorinated polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2518/00—Other type of polymers
    • B05D2518/10—Silicon-containing polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/10—Aluminium or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/08—Non-ferrous metals or alloys
    • B23K2103/14—Titanium or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

一种具有超疏‑超亲水结构的自驱动集水表面及制备方法，属于水收集与超疏水表面技术领域。所述集水表面是在超疏水表面上分布有超亲水区域，超亲水区域为树叶叶脉状通道网络结构，该结构由不同级次的通道彼此联结而成。本发明采用了叶脉收集养分的原理设计出了叶脉状超亲水通道网络，可实现自驱动高集中度高效集水；所采用的工艺具有工艺简单，加工高效可控、微米结构参数精密可调，可进行大面积制备超亲水超疏水复杂图案等优势。本发明的集水方案不仅可以使集水设备真正大型化，在现有的基础上大大提高了集水效率，还可以应用到蒸馏、提盐、换热等多个领域，尤其是在需要精确控制冷凝水的水量和流动方向时，更是可以发挥出意想不到的效果。

Description

一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面及制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面及其制备方法，尤其涉及一种基于叶脉网状骨架结构和超疏水-超亲水功能的自驱动集水表面及其脉冲激光制备方法，属于水收集与超疏水表面技术领域。
背景技术
水是人类赖以生存的重要资源，地球上的水资源总量虽然很大，但可供人类利用的淡水资源却很少。水资源的不均匀分布使得有些地方对淡水资源的获取变得十分困难。在一些干旱的山区、沙漠地区，降雨量十分微少，地表水资源匮乏，人们往往缺乏有效途径来获取淡水资源。而在一些海岛和沿海地区，地表虽然水资源丰富，但是由于地表水多为咸水，并不能为人们直接利用。尽管上述地区降雨量稀少，但是空气中却存在着大量的水资源。例如，沙漠地区夜晚的湿度要大得多，而海岛和沿海地区则白天和夜晚的湿度都很大，如果可以从空气中获取水分将可以大大缓解这些地区的水资源匮乏问题。如果能设计一种高效集水方案，将可能对缓解全球水资源危机产生重大意义。
对于沙漠中生存的生物，水是最珍惜的资源，谁能得到水，谁就能适应沙漠的生存法则。甲壳虫和仙人掌等生物在严酷的生存竞争中进化出了优异的集水本领，甲壳虫可以其背部疏水、亲水相间的区域分布结构来收集水分，而仙人掌则可以利用其针状叶的独特结构来收集水分。受这两种生物集水结构的特性启发，人们开发了一些人造集水设施，如CN1872533A、CN104196085A、CN105755519A、CN107502875A、CN107700591A、CN206706898U和CN207003543U等专利采用类似于甲壳虫亲疏水区域表面做成了集水器，如CN205536966U、CN205475439U、CN102797279和CN104775476A等专利则采用了类似仙人掌刺的结构做成了集水器。但是，甲壳虫和仙人掌式的集水方案仅能收集十分有限的水量供其生存所用，将这两种策略照搬过来用于人造集水器却往往难以满足人类所需的水量。在运用甲壳虫结构收集水分时，收集到的水呈滴状，液滴会紧紧地粘附在其表面的亲水区域上，难以对这些液滴做进一步的收集；当有较大量的液滴存在于这些表面上时，会损害表面进一步集水的能力，同时会增加液滴的蒸发损失，这些都会从本质上限制这种结构的集水效率，也难以将这种结构应用到大型装置上。对于仙人掌式集水方案，其核心集水部分为针状物，针状物的表面积相对于平板结构来说很小，因而其工作表面也很小，也从本质上限制了其集水能力。此外，这种针状结构一旦将尺寸放大，其自驱动运输功能就会丧失，这也限制了这种结构无法应用到较大的装置中。因此，要有效地从空气中收集大量的水分，需要一个全新的思路来解决上述两种方案中所面临的困难。
如上所述，甲壳虫背部亲疏水区域相间分布的特殊表面结构，不但能用于集水，当亲疏水区域相间分布结构变成超亲水与超疏水相间分布结构时，还能用于诸如换热、冷凝、蒸馏、模具、制盐等许多领域，其应用前景广泛、潜力很大。但目前能够实现超亲水、超疏水图案化表面制备的技术却十分有限，现有的制备超亲水与超疏水表面的方法主要有光刻、涂覆、等离子体处理、电液束处理、紫外光照射等方法，其中光刻、等离子束照射方法效率极低，设备昂贵，加工成本高，很难实现大规模生产；涂覆法、电液束处理、紫外光照射等方法加工精度低，很难实现高分辨率复杂超亲水、超疏水图案的加工。专利CN107937915A提出了一种利用激光直写技术在超疏水薄膜表面制备各种形状图案的方法，该方法先在基底上沉积一层Ti薄膜，然后修饰一层氟硅烷，得到超疏水薄膜，然后用激光直写技术在疏水薄膜上制备图案，得到具有润湿性差异的表面。但是由于其原理是利用激光的高温使得图案部分的超疏水多孔表面融化，使其失去了原有的粗糙度，因而降低了图案部分的疏水性。这种降低粗糙度的方法只能使其润湿角变小，无法使该区域呈现出超亲水特性。所以这种方法虽然可以制备出润湿性差异化的表面，却无法制备出超亲水、超疏水多重结构表面。类似地，Zhang等在文献(A Simple Way To Achieve Pattern-Dependent TunableAdhesioningSuperhydrophobic Surfaces by a Femtosecond Laser,ACS AppliedMaterials&Interfaces,2012,9,4905-4912)中利用飞秒激光在硅表面不同部位区加工出不同的结构来控制表面对水滴的粘附度，所得的二元微纳米结构表面是由周期性的疏水与超疏水图案组成。这两种方法都是利用降低部分区域的粗糙度来改变该区域的润湿性，但变化程度有限，都不能制备出具有极端润湿性差异的超亲水与超疏水表面。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面及其制备方法，旨在提供一种结构稳定、具备自驱动高集中度集水功能并且能够连续工作的超疏-超亲水复合分布表面，解决集水材料在集水过程中水滴过于分散、难以收集和难以运输的问题；同时提供一种简单、高效、快速制备该表面即超疏-超亲水结构的自驱动集水表面的制备方法，该方法运用脉冲激光在金属表面烧蚀制备出微米-纳米复合结构，然后对其进行低表面能物质修饰，使其表面呈现超疏水特性，然后利用脉冲激光对其表面进行第二次处理，在其超疏水表面中烧蚀出叶脉状超亲水通道网络，使其具备自驱动高集中度集水功能，在集水、换热和制盐等领域具都有广阔的应用前景。
本发明的技术方案如下：
一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面，其特征在于：所述集水表面是在超疏水表面上分布有超亲水区域，超亲水区域为树叶叶脉状通道网络结构，该树叶叶脉状通道网络结构由不同级次的通道彼此联结而成；第一级通道位于树叶的中央位置，下一级通道分别从其上一级通道的两侧延展而出；不同级次的通道宽度不同，级次越高宽度越小。
进一步地，所述不同级次的通道分为两种，一种为负责定向运输所收集水分的主通道，另一种为负责收集水分并将所收集水分传递到主通道的次通道。
进一步地，所述不同级次的通道分为两种，一种为负责定向运输所收集水分的主通道，另一种为负责收集水分并将所收集水分传递到主通道的次通道。
进一步地，所述主通道为不对称楔形结构，锥度为2-30°，长度为0.5-20cm。
进一步地，所述次级通道为等宽通道，分布在主通道的周围，彼此交织成密集网络，次级通道宽度为30-300微米，次级通道之间的间距为0.05mm-10mm。
进一步地，所述不同级次的通道的总级数为二级至五级。
本发明提供的一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)利用脉冲激光在材料表面烧蚀出周期分布的峰-坑微米结构，微米峰和微米凹坑交替密集分布，峰-坑微米结构上分布有纳米颗粒或纳米绒毛结构；
2)对上述脉冲激光处理过的表面进行低表面能物质修饰，修饰后得到超疏水表面；
3)利用计算机画图软件绘制出树叶叶脉状通道网络结构图案；
4)在上述制备的超疏水表面上利用脉冲激光扫描所述树叶叶脉状通道网络结构图案，将其低表面能物质修饰层去除，但不破坏微纳结构，使激光处理过的图案所处区域由超疏水特性转化为超亲水特性，未经处理的区域仍表现为超疏水特性，即得到具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面。
上述方法中，其特征在于：步骤1)和步骤4)中所述的脉冲激光采用纳秒激光、皮秒激光或飞秒激光，激光波长不限。
上述方法中，其特征在于：步骤1)中所述峰-坑微米结构中，微米峰的直径为20-120微米，高度为20-160微米，间距为20-120微米；微米凹坑的直径为20-120微米，深度10-50微米，间距为20-120微米；纳米颗粒或纳米绒毛结构的尺寸小于800纳米。
上述方法中，其特征在于：步骤2)中所述低表面能物质修饰采用液相修饰方法或气相修饰方法；所述液相修饰方法为：首先配置质量浓度0.1％-5％的月桂酸或十七氟葵基三甲氧基硅烷的甲醇或乙醇稀溶液，将激光处理后的表面放置在该稀溶液中浸泡1-2小时，然后在温度为80℃-100℃的干燥箱中进行加热烘干处理；所述气相修饰方法为：将0.5g-5g的十七氟葵基三甲氧基硅烷与激光处理后的表面一起放在80℃-100℃的干燥箱中加热0.5-2小时。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果：①在本发明采用的多级叶脉状超亲水通道网络中，次级通道密集分布在整个表面上，可以最大程度地收集表面上的水分，表面上几乎所有的水滴都会被密集分布的次通道捕捉收集到；②在本发明采用的多级叶脉状超亲水通道网络中，主通道的形状为楔形，液滴在楔形结构上存在时，液滴表面的曲率沿通道主轴方向呈现不对称分布，处于楔形较宽一端的曲率较小，而处于楔形较窄一端曲率较大，由于这种液滴两端曲率的差异，其内部由曲率所引起的拉普拉斯力也会存在差异，这种拉普拉斯差会将液滴推向楔形较宽的一端，实现液滴的自驱动运输，驱动力为拉普斯压力差；③本发明采用多级叶脉状超亲水通道网络集水的思路进行集水，将楔形主通道联结成树枝状，将等宽次通道联结成密集分布的网络并使其分布在主通道的周围，整个通道系统组成的网络类似于网状叶脉系统。多级通道协同作用可以使所收集的水分沿着多级通道逐级地完全自发地运输到指定位置，实现高集中度自驱动集水，并且能逆重力集水；④由于本发明中表面所收集到的水都被运输到了指定位置，表面上存留的水量极少，避免了因所收集的水分在表面的堵塞与塞积而导致的集水效率降低和集水过程被中断等问题，保证了该表面可以进行持续不断地集水；⑤由于本发明中处于表面上的水被及时的运输到指定地点，降低了水的总表面积，可以有效地减少液滴的蒸发损失，进而提高集水效率；⑥本发明中采用脉冲激光烧蚀-表面修饰-脉冲激光处理的方法制备超亲水-超疏水复合表面，自身结实、稳定，保证了超疏水和超亲水性能的稳定性，从根本上消除了含微纳米颗粒超疏水、超亲水涂层中颗粒容易脱落、移动，微纳米粗糙度不容易保持也即超疏水性不容易保持的难题；⑦本方法中第二次激光处理工艺，可以在去除其表面低自由能改性物质的基础上保留其原有的粗糙度，所以经过激光处理过后，表面可以呈现出超亲水特性；⑧利用激光处理的方法在原有超疏水表面加工出超亲水区域图案，相比于机械去除和紫外线辐照等方法，具备可控性好、精度高、效率高等优势，可以应用在不同材料上，材料兼容性好；⑨本发明中的多级叶脉状超亲水通道网络系统可以通过多种工艺制得，具有工艺相容性好的优势，并且可以适用于多种材料，材料兼容性好。
综上所述，本发明提出一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水方案，基于该方案的集水表面结构稳定、具备自驱动高集中度集水功能，集水效率高于一般集水表面，并且能连续不断地将水运输到指定地点，不断为表面腾出新的集水空间，使其效率长时间保持不变，维持长时间的高效工作。本发明提出了一种制备这种结构的脉冲激光加工工艺，具有工艺简单、加工高效可控、微米结构参数精密可调、超亲水超疏水图案可根据实际情况随机调节以及可进行大面积制备超亲水超疏水复杂图案等优势。本发明中的叶脉状网络结构集水方案不仅可以使集水设备真正大型化，大大提高集水效率，还可以应用到蒸馏、提盐、换热等多个领域，尤其是在需要精确控制冷凝水的水量和流动方向时，更是可以发挥出意想不到的效果。
附图说明
图1为本发明中叶脉状通道网络结构示意图，该示意图中包含四级通道结构。
图2a和图2a分别为本发明在实例1中超疏水部分周期性峰-坑微米结构的扫描电镜照片及其上的纳米颗粒扫描电镜照片。
图3a和图3a分别为本发明在实例1中超亲水部分周期性峰-坑微米结构的扫描电镜照片及其上的纳米颗粒扫描电镜照片。
图4a和图4b分别为本发明在实例1中超疏水部分接触角照片和超亲水部分接触角照片。
图5为本发明在实例2中采用本发明结构时的集水时的照片。
图6为本发明在实例2中采用本发明中结构时集水时在微观尺度下的照片。
图7a和图7b分别为本发明在实例1中超疏水部分接触角照片和超亲水部分接触角照片。
图8是本发明在实例2中采用本发明中的结构收集水时与采用超疏水表面收集水时，单位时间单位面积集水量的对比图片。
图9a和图9b分别为本发明在实例1中超疏水部分接触角照片和超亲水部分接触角照片。
图中:1-第一级通道；2-第二级通道；3-第三级通道；4-第四级通道。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
本发明提出的一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面，该集水表面是在超疏水表面上分布有超亲水区域，超亲水区域为树叶叶脉状通道网络结构，该树叶叶脉状通道网络结构是由不同级次的通道彼此联结而成；第一级通道位于树叶的中央位置，下一级通道分别从其上一级通道的两侧延展而出；不同级次的通道宽度不同，级次越高宽度越小。以四级通道系统为例，第一级通道1位于树叶的中央，第二级通道2由第一级通道两侧伸展出来分布，其较宽的一端与第一级通道相连，第三级通道3从第二级通道2两侧延展而出，第四级通道4从第三级通道两侧延展而出。
所述不同级次的通道分为两种，一种为负责定向运输所收集水分的主通道，另一种为负责收集水分并将所收集水分传递到主通道的次通道。不同级次的通道总级数优选为二级至五级。作为实施例，主通道(一、二级)负责定向运输所收集水分，次通道(三、四级或五级)负责收集水分并将所收集水分传递到主通道。超亲水主通道为不对称楔形结构，锥度为2-30°，长度为0.5-20cm；次通道为等宽通道，宽度小于主通道的最大宽度，不同级次的通道宽度不同，级次越高，宽度越小，次通道宽度一般为30-300微米。次级通道彼此交织成密集的网络，分布在主通道的周围，次级通道之间的间距为0.05mm-10mm。
在进行冷凝集水或者收集雾气集水时，密集分布的次通道主要负责收集表面上的水分，并将这些水分传输到主通道中，而主通道则负责将次通道收集到的水分传输到指定地点。由于次通道分布的很密集，所以在本发明的表面中所收集到的水分几乎都会被次通道所收集，实现整个表面上水分的完全收集。由于主通道和次通道之间协作完成的运输工作，可以使收集到的水分不断地向表面以外的区域运输，为表面腾出空间进行下一步的集水工作。并且由于表面所收集到的水分可以被多级通道系统快速地运输到指定地点，可以减少在集水过程中的蒸发损失，从而提高集水效率。
本发明提供的一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面的制备方法，其具体步骤如下：
1)第一次脉冲激光加工：采用超短脉冲激光对样品表面进行烧蚀，在样品表面烧蚀出周期性峰-坑微米结构，且这种微米阵列上拥有丰富的纳米颗粒和纳米绒毛结构。微米峰的直径为20-120微米，高度为20-160微米，间距为20-120微米；微米凹坑的直径为20-120微米，深度10-50微米，间距为20-120微米；纳米颗粒或纳米绒毛的尺寸为小于800纳米。所述的超快激光为飞秒激光、皮秒激光或纳秒激光。
2)对激光加工出的样品进行表面修饰，修饰过后样品表面呈现超疏水特性，接触角大于160°，滚动角小于3°。所述的低表面能物质修饰为液相修饰，是将月桂酸或十七氟葵基三甲氧基硅烷配成质量浓度为0.1％-5％的甲醇或乙醇稀溶液，之后将处理后的叶片放置在稀溶液中浸泡1-2个小时，然后再在干燥箱中加热烘干；加热烘干温度一般为60-120℃，加热时间为1-2个小时；或者为气相修饰，将月桂酸或十七氟葵基三甲氧基硅烷放入风箱中，将温度调节为60-120℃，加热1-2个小时。
3)利用画图软件，绘制出所需要的叶脉状通道网络图案。所述的画图软件为CAD等商用画图软件。所述的叶脉状通道网络图案为由多级通道组成的网络系统图案，在这些多级的通道中分为两种通道，主通道和次通道：主通道为楔形结构，彼此联结成树形；次通道为平行等宽的结构，次通道彼此交织成密集分布的网状，分布在主通道的周围。主通道和次通道尺寸随着级次升高而变小。
4)第二次脉冲激光加工：采用超快激光将所述的叶脉状通道网络图案烧蚀在所述的超疏水表面上，超快激光烧蚀过的区域将由超疏水特性转化为超亲水特性，激光未烧蚀的区域仍保持超疏水特性，此后该表面上拥有超疏水超亲水复合结构，其多级次的超亲水叶脉状通道网络具有自驱动高集中度高效集水的功能。
实施例：
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
1)样品准备，用酒精或丙酮对4mm厚的铝合金板进行超声清洗，干燥待用；
2)第一次脉冲激光处理：采用飞秒激光，配合x-y扫描振镜，在样品上烧蚀出周期性分布的峰-坑微米结构，这些微米结构上会有丰富的纳米结构。微米峰到微米坑的高度为48微米，微米峰的直径为20微米，间距为35微米。微米凹坑的直径为20微米，深度10微米，间距为35微米,纳米结构尺寸小于800纳米。
3)对样品进行液相修饰，将月桂酸配成质量浓度为1％的甲醇或乙醇稀溶液，之后将处理后的表面放置在稀溶液中浸泡2个小时，然后再在干燥箱中加热烘干，即得到超疏水表面，与水的接触角可达160度。
4)用画图软件画出二级叶脉状通道网络图案，图案轮廓为四边形，由两级通道组成。第一级通道为主通道，呈不对称楔形结构，锥度为10°，长度为0.5cm；第二级通道为次通道，呈等宽结构，长度为0.5cm，宽度为30微米，次级通道彼此交织成密集的网络，分布在主通道的周围，次级通道之间的间距为0.05mm。
5)第二次脉冲激光处理：采用飞秒激光在本实例中得超疏水表面上烧蚀出实例中绘制的四边形叶脉状通道网络图案，经过激光处理过的区域呈现出超亲水特性，接触角约等于0°，激光未处理过的区域仍呈现超疏水特性，接触角大于160°。经过此步骤，即得到所需的具备自驱动集水功能的表面。
6)对实验样品进行冷凝集水和集雾集水试验。实验结果表明实施例中的样品具备自驱动高集中度超疏-超亲水收集功能。
实施例2
1)铁碳合金样品准备，用酒精或丙酮对4mm厚的铁碳合金进行超声清洗，干燥待用；
2)第一次脉冲激光处理：采用皮秒激光，配合x-y扫描振镜，在样品上烧蚀出周期性分布的峰-坑微米结构，这些微米结构上会有丰富的纳米结构。微米峰的直径为20微米，高度为20微米，间距为20微米；微米凹坑的直径为20微米，深度10微米，间距为20微米。纳米结构尺寸小于800纳米。
3)在高温风箱中对样品进行气相修饰，将样品和和1克全氟葵基三甲氧基硅烷同时放进高温风箱中，将温度调节到120℃，加热0.5小时，得到超疏水表面，与水的接触角可达160度。
4)用画图软件画出所需要四级叶脉状通道网络图案，图案轮廓为五边形，由四级通道组成。第一、二级通道为主通道，不呈对称楔形结构，其中一级通道锥度2°，长度为4cm，二级通道锥度2°，长度为2cm。第三、四级通道为次通道，呈等宽结构，宽度分别为70微米，140微米，长度小于4cm。次级通道彼此交织成密集的网络，分布在主通道的周围，次级通道之间的间距为0.5mm。
5)第二次脉冲激光处理：采用皮秒激光在本实例中得超疏水表面上烧蚀出实例中绘制的五边形叶脉状通道网络图案，经过激光处理过的区域呈现出超亲水特性，接触角约等于0°，激光未处理过的区域仍呈现超疏水特性，接触角大于160°。经过此步骤即得到所需的具备自驱动集水功能的表面。
6)对实验样品进行冷凝集水和集雾集水试验。实验结果表明实施例中的样品具备自驱动高集中度超疏-超亲水收集功能。
实施例3
1)钛合金样品准备，用酒精或丙酮对钛合金进行超声清洗，干燥待用；
2)第一次脉冲激光处理：采用纳秒激光，配合x-y扫描振镜，在样品上烧蚀出周期性分布的按四边形的峰-坑微米结构，这些微米结构上会有丰富的纳米结构。微米峰的直径为120微米，高度为160微米，间距为120微米；微米凹坑的直径为120微米，深度50微米，间距为120微米。纳米颗粒或纳米绒毛的尺寸为小于800纳米。
3)在高温风箱中对样品进行气相修饰，将样品和和1克全氟葵基三甲氧基硅烷同时放进高温风箱中，将温度调节到60℃，加热2小时，得到超疏水表面，其接触角为160度。
4)用画图软件画出五级叶脉状通道网络图案，图案轮廓为四边形，由五级通道组成，第一、二级通道为主通道，呈不对称楔形结构，其中一级通道锥度2°，长度为20cm，二级通道锥度30°，长度为5cm。第三、四、五级通道为次通道，呈等宽结构，宽度分别为30微米，140微米，300微米，长度为20cm。次级通道彼此交织成密集的网络，分布在主通道的周围，次级通道之间的间距为10mm。
5)第二次脉冲激光处理：采用纳秒激光在本实例中超疏水表面上烧蚀出上述五级叶脉状通道网络图案，经过激光处理过的区域呈现出超亲水特性，接触角为0°，激光未处理过的区域仍呈现超疏水特性，接触角大于160°。经过此步骤即得到所需的具备自驱动集水功能的表面。
6)对实验样品进行冷凝集水和集雾集水试验。实验结果表明实施例中的样品具备自驱动高集中度超疏-超亲水收集功能。

Claims (10)

1.一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面，其特征在于：所述集水表面是在超疏水表面上分布有超亲水区域，超亲水区域为树叶叶脉状通道网络结构，该树叶叶脉状通道网络结构由不同级次的通道彼此联结而成；第一级通道位于树叶的中央位置，下一级通道分别从其上一级通道的两侧延展而出；不同级次的通道宽度不同，级次越高宽度越小。
2.如权利要求1所述的一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面，其特征在于：所述不同级次的通道分为两种，一种为负责定向运输所收集水分的主通道，另一种为负责收集水分并将所收集水分传递到主通道的次通道。
3.如权利要求2所述的一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面，其特征在于：所述主通道为不对称楔形结构，锥度为2-30°，长度为0.5-20cm。
4.如权利要求2所述的一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面，其特征在于：次级通道为等宽通道，分布在主通道的周围，彼此交织成密集网络，次级通道宽度为30-300微米，次级通道之间的间距为0.05mm-10mm。
5.如权利要求1-4任一权利要求所述的一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面，其特征在于：不同级次的通道的总级数为二级至五级。
6.如权利要求1所述的一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面的制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
1)利用脉冲激光在材料表面烧蚀出周期分布的峰-坑微米结构，微米峰和微米凹坑交替密集分布，峰-坑微米结构上分布有纳米颗粒或纳米绒毛结构；
2)对上述脉冲激光处理过的表面进行低表面能物质修饰，修饰后得到超疏水表面；
3)利用计算机画图软件绘制出树叶叶脉状通道网络结构图案；
4)在上述制备的超疏水表面上利用脉冲激光扫描所述树叶叶脉状通道网络结构图案，将其低表面能物质修饰层去除，但不破坏微纳结构，使激光处理过的图案所处区域由超疏水特性转化为超亲水特性，未经处理的区域仍表现为超疏水特性，即得到具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面。
7.根据权利要求6所述的一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面的制备方法，其特征在于：步骤1)和步骤4)中所述的脉冲激光采用纳秒激光、皮秒激光或飞秒激光，激光波长不限。
8.根据权利要求6所述的一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述峰-坑微米结构中，微米峰的直径为20-120微米，高度为20-160微米，间距为20-120微米；微米凹坑的直径为20-120微米，深度10-50微米，间距为20-120微米；纳米颗粒或纳米绒毛结构的尺寸小于800纳米。
9.根据权利要求6所述的一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述低表面能物质修饰采用液相修饰方法或气相修饰方法。
10.根据权利要求9所述的一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面的制备方法，其特征在于：液相修饰方法为：首先配置质量浓度0.1％-5％的月桂酸或十七氟葵基三甲氧基硅烷的甲醇或乙醇稀溶液，将激光处理后的表面放置在该稀溶液中浸泡1-2小时，然后在温度为80℃-100℃的干燥箱中进行加热烘干处理；气相修饰方法为：将0.5g-5g的十七氟葵基三甲氧基硅烷与激光处理后的表面一起放在80℃-100℃的干燥箱中加热0.5-2小时。
CN201810687964.6A 2018-06-28 2018-06-28 一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面及制备方法 Active CN108816702B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810687964.6A CN108816702B (zh) 2018-06-28 2018-06-28 一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面及制备方法
US17/052,524 US11878372B2 (en) 2018-06-28 2018-11-14 Self-driven water collecting surface with superhydrophobic-superhydrophilic structure and method for preparing the same
PCT/CN2018/115468 WO2020000868A1 (zh) 2018-06-28 2018-11-14 具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810687964.6A CN108816702B (zh) 2018-06-28 2018-06-28 一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108816702A true CN108816702A (zh) 2018-11-16
CN108816702B CN108816702B (zh) 2020-03-31

Family

ID=64133536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810687964.6A Active CN108816702B (zh) 2018-06-28 2018-06-28 一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面及制备方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11878372B2 (zh)
CN (1) CN108816702B (zh)
WO (1) WO2020000868A1 (zh)

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109483058A (zh) * 2018-12-10 2019-03-19 吉林大学 一种在不规则金属曲面上快速大面积远程制备超疏水抗反射结构的方法
CN109701298A (zh) * 2018-12-28 2019-05-03 莆田学院 润湿性渐变的超亲和超亲-超疏气体铜箔及其制备方法及定位收集装置
CN110340536A (zh) * 2019-07-19 2019-10-18 华中科技大学 一种激光处理制备防污减阻材料的方法及装置
CN110408934A (zh) * 2019-07-05 2019-11-05 南京理工大学 一种具有强化冷凝效果的超亲水-超疏水表面及制备方法
CN110614388A (zh) * 2019-09-25 2019-12-27 南京航空航天大学 一种梯度润湿刀具及其制备方法和应用
CN110653559A (zh) * 2019-08-19 2020-01-07 广东工业大学 一种具有高效滴状凝结的金属表面及其制备方法
CN110772925A (zh) * 2019-11-11 2020-02-11 西安交通大学 具有非均匀润湿性叶片的冷凝式除雾器及叶片的制备方法
CN110842360A (zh) * 2019-11-28 2020-02-28 长春理工大学 一种基于飞秒激光拼接加工技术提升表面池沸腾换热性能的方法
CN111001938A (zh) * 2019-12-10 2020-04-14 中南大学 一种液滴自发快速运输方法
CN111252227A (zh) * 2020-02-10 2020-06-09 大连理工大学 一种水滴收集式无动力自驱动微型船
CN111266679A (zh) * 2019-11-27 2020-06-12 南京航空航天大学 自推进功能表面的制备方法及基于该表面的表面张力贮箱
CN111301651A (zh) * 2020-02-10 2020-06-19 大连理工大学 一种持续自驱动微型船
CN111549856A (zh) * 2020-04-02 2020-08-18 天津大学 一种自驱动的平面化雾气液滴定向收集结构
CN111718507A (zh) * 2020-06-10 2020-09-29 暨南大学 一种基于3d打印的超疏水超亲水水分收集装置及其制作方法
CN111964503A (zh) * 2020-08-26 2020-11-20 南京航空航天大学 一种强化滴状冷凝的三维图案化表面
CN112144608A (zh) * 2020-08-12 2020-12-29 江苏大学 一种集吸水自输运和渗透于一体的仿生叶片
CN112268780A (zh) * 2020-10-27 2021-01-26 中国科学院兰州化学物理研究所 一种可转换液滴移动方式的人造树叶的制备方法
CN112550552A (zh) * 2020-12-01 2021-03-26 江苏科技大学 一种具有润湿阶跃效应的气膜减阻模型及其制备方法
CN112900546A (zh) * 2021-01-13 2021-06-04 温州大学 可大尺度表面应用的仿生自驱集水图案及其制备方法
CN112892623A (zh) * 2021-01-13 2021-06-04 温州大学 用于微滴定向操控的表面通道结构及其制备方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108816702B (zh) * 2018-06-28 2020-03-31 清华大学 一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面及制备方法
CN112090710B (zh) * 2020-09-01 2022-09-02 安徽大学 一种多生物特征启发的“雾水收集”复合双面神膜及其制备方法
CN112261845B (zh) * 2020-10-28 2022-06-28 武汉第二船舶设计研究所(中国船舶重工集团公司第七一九研究所) 一种防凝露微细通道液冷散热系统
WO2022101860A1 (en) * 2020-11-13 2022-05-19 Orbis Diagnostics Limited Methods for establishing hydrophilic and hydrophobic areas on a surface of a substrate or film and associated microfludic devices
CN112973816B (zh) * 2021-04-15 2022-10-04 上海理工大学 一种微分分流装置及其制备方法和应用
US20230037586A1 (en) * 2021-08-02 2023-02-09 University Of Iowa Research Foundation Method for maskless patterning of metal alloys
CN113634909A (zh) * 2021-08-31 2021-11-12 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 不沾金属表面及其制备方法
CN113636760B (zh) * 2021-09-02 2023-05-30 青岛理工大学 一种防雾自清洁玻璃及其制备方法
CN113753847B (zh) * 2021-09-09 2022-07-01 深圳技术大学 一种可控晶面取向的薄膜材料及其制备方法
CN113927899B (zh) * 2021-11-12 2024-02-09 西南科技大学 一种水下微油滴超快跨液面自输运与收集的超疏水装置及其制备方法
CN114934562B (zh) * 2022-07-01 2023-08-01 西安交通大学 一种可程序化操控的水雾净化收集与运输的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106944165A (zh) * 2017-03-22 2017-07-14 天津大学 具有液体自驱动定向输运能力的功能界面及其方法与应用

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4474228A (en) * 1982-08-24 1984-10-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Closed cycle vaporization cooling system for underwater vehicle inner-to-outer hull heat transfer
US6574980B1 (en) * 2000-09-22 2003-06-10 Baltimore Aircoil Company, Inc. Circuiting arrangement for a closed circuit cooling tower
CN100439091C (zh) 2005-06-03 2008-12-03 中国科学院化学研究所 一种仿生集水复合薄膜的制备方法
WO2012024696A2 (en) * 2010-08-20 2012-02-23 Purdue Research Foundation Laser treatment of a medium for microfluidics and various other applications
CN102797279B (zh) * 2011-05-24 2014-03-12 中国科学院化学研究所 植有仿天然黄毛掌植物结构的聚合物针刺簇的基底材料
CN104196085B (zh) 2014-07-24 2017-01-25 皖西学院 一种仿生集水器
CN104775476A (zh) 2015-03-26 2015-07-15 孟杰 一种仿仙人掌集水的空气凝水装置
CN205475439U (zh) 2016-01-26 2016-08-17 华南理工大学 一种仿生雾气集水器
CN105755519B (zh) 2016-03-03 2018-05-11 北京航空航天大学 梯度阳极氧化法制备高效空气集水铜表面的方法
CN105776125B (zh) * 2016-03-31 2017-06-09 东南大学 一种楔形图案化超浸润性表面及其制备方法
CN205536966U (zh) 2016-04-20 2016-08-31 仙掌（上海）生物科技有限公司 多功能仙人掌脱水设备
CN106830704A (zh) * 2017-01-09 2017-06-13 北京科技大学 超亲水‑超疏水图案化多孔超浸润界面材料的制备方法
CN206706898U (zh) 2017-03-30 2017-12-05 西南科技大学 雾水收集器
CN207003543U (zh) 2017-05-09 2018-02-13 中国地质大学（武汉） 一种仿生式节能空气集水装置
CN107502875B (zh) 2017-07-19 2019-07-23 东南大学 一种具有强化滴状冷凝效果的非均匀超疏水涂层及其制备方法
CN107700591A (zh) 2017-09-29 2018-02-16 湖北中涂科技有限公司 一种空气取水装置
CN107803587A (zh) * 2017-10-12 2018-03-16 清华大学 一种风电叶片超疏水自清洁表面及制备方法
CA3078784A1 (en) * 2017-11-01 2019-05-09 Dryco, Inc. Improved moisture control fabrics
CN107937915B (zh) 2017-12-19 2020-04-21 深圳技术大学（筹） 一种基于激光直写技术的微液滴操控方法
CN108816702B (zh) * 2018-06-28 2020-03-31 清华大学 一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面及制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106944165A (zh) * 2017-03-22 2017-07-14 天津大学 具有液体自驱动定向输运能力的功能界面及其方法与应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郑唤玺: "极端湿润性表面液体无泵运输研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 基础科学辑》 *

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109483058A (zh) * 2018-12-10 2019-03-19 吉林大学 一种在不规则金属曲面上快速大面积远程制备超疏水抗反射结构的方法
CN109483058B (zh) * 2018-12-10 2020-09-29 吉林大学 一种在不规则金属曲面上制备超疏水抗反射结构的方法
CN109701298A (zh) * 2018-12-28 2019-05-03 莆田学院 润湿性渐变的超亲和超亲-超疏气体铜箔及其制备方法及定位收集装置
CN109701298B (zh) * 2018-12-28 2020-12-22 莆田学院 润湿性渐变的超亲和超亲-超疏气体铜箔及其制备方法及定位收集装置
CN110408934A (zh) * 2019-07-05 2019-11-05 南京理工大学 一种具有强化冷凝效果的超亲水-超疏水表面及制备方法
CN110340536B (zh) * 2019-07-19 2024-04-05 华中科技大学 一种激光处理制备防污减阻材料的方法及装置
CN110340536A (zh) * 2019-07-19 2019-10-18 华中科技大学 一种激光处理制备防污减阻材料的方法及装置
CN110653559A (zh) * 2019-08-19 2020-01-07 广东工业大学 一种具有高效滴状凝结的金属表面及其制备方法
CN110614388A (zh) * 2019-09-25 2019-12-27 南京航空航天大学 一种梯度润湿刀具及其制备方法和应用
CN110772925A (zh) * 2019-11-11 2020-02-11 西安交通大学 具有非均匀润湿性叶片的冷凝式除雾器及叶片的制备方法
CN110772925B (zh) * 2019-11-11 2021-08-13 西安交通大学 具有非均匀润湿性叶片的冷凝式除雾器及叶片的制备方法
CN111266679A (zh) * 2019-11-27 2020-06-12 南京航空航天大学 自推进功能表面的制备方法及基于该表面的表面张力贮箱
CN111266679B (zh) * 2019-11-27 2021-04-02 南京航空航天大学 自推进功能表面的制备方法及基于该表面的表面张力贮箱
CN110842360A (zh) * 2019-11-28 2020-02-28 长春理工大学 一种基于飞秒激光拼接加工技术提升表面池沸腾换热性能的方法
CN110842360B (zh) * 2019-11-28 2021-10-12 长春理工大学 一种基于飞秒激光拼接加工技术提升表面池沸腾换热性能的方法
CN111001938A (zh) * 2019-12-10 2020-04-14 中南大学 一种液滴自发快速运输方法
CN111301651B (zh) * 2020-02-10 2021-08-10 大连理工大学 一种持续自驱动微型船
CN111252227A (zh) * 2020-02-10 2020-06-09 大连理工大学 一种水滴收集式无动力自驱动微型船
CN111301651A (zh) * 2020-02-10 2020-06-19 大连理工大学 一种持续自驱动微型船
CN111252227B (zh) * 2020-02-10 2021-04-20 大连理工大学 一种水滴收集式无动力自驱动微型船
CN111549856A (zh) * 2020-04-02 2020-08-18 天津大学 一种自驱动的平面化雾气液滴定向收集结构
CN111718507B (zh) * 2020-06-10 2022-03-29 暨南大学 一种基于3d打印的超疏水超亲水水分收集装置及其制作方法
CN111718507A (zh) * 2020-06-10 2020-09-29 暨南大学 一种基于3d打印的超疏水超亲水水分收集装置及其制作方法
CN112144608B (zh) * 2020-08-12 2021-11-23 江苏大学 一种集吸水自输运和渗透于一体的仿生叶片
CN112144608A (zh) * 2020-08-12 2020-12-29 江苏大学 一种集吸水自输运和渗透于一体的仿生叶片
CN111964503A (zh) * 2020-08-26 2020-11-20 南京航空航天大学 一种强化滴状冷凝的三维图案化表面
CN111964503B (zh) * 2020-08-26 2022-03-25 南京航空航天大学 一种强化滴状冷凝的三维图案化表面
CN112268780B (zh) * 2020-10-27 2021-07-20 中国科学院兰州化学物理研究所 一种可转换液滴移动方式的人造树叶的制备方法
CN112268780A (zh) * 2020-10-27 2021-01-26 中国科学院兰州化学物理研究所 一种可转换液滴移动方式的人造树叶的制备方法
CN112550552A (zh) * 2020-12-01 2021-03-26 江苏科技大学 一种具有润湿阶跃效应的气膜减阻模型及其制备方法
CN112892623A (zh) * 2021-01-13 2021-06-04 温州大学 用于微滴定向操控的表面通道结构及其制备方法
CN112900546A (zh) * 2021-01-13 2021-06-04 温州大学 可大尺度表面应用的仿生自驱集水图案及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020000868A1 (zh) 2020-01-02
CN108816702B (zh) 2020-03-31
US11878372B2 (en) 2024-01-23
US20210237203A1 (en) 2021-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108816702A (zh) 一种具有超疏-超亲水结构的自驱动集水表面及制备方法
Wang et al. Laser direct structuring of bioinspired spine with backward microbarbs and hierarchical microchannels for ultrafast water transport and efficient fog harvesting
Rajaram et al. Enhancement of fog-collection efficiency of a Raschel mesh using surface coatings and local geometric changes
Zhang et al. Bioinspired special wettability surfaces: from fundamental research to water harvesting applications
CN108393588B (zh) 一种利用超快激光技术制备金属超疏水仿生表面方法
Bai et al. Cactus kirigami for efficient fog harvesting: simplifying a 3D cactus into 2D paper art
Azad et al. Fog collecting biomimetic surfaces: Influence of microstructure and wettability
CN109881193B (zh) 一种三维三级微纳结构的稳定超疏水金属表面及制备方法
CN110408933A (zh) 一种具有图案化亲/疏水区协同集水的表面及制备方法
CN112302100B (zh) 一种多生物仿生的雾水收集结构及其制备方法
Lin et al. Leaf vein-inspired hierarchical wedge-shaped tracks on flexible substrate for enhanced directional water collection
CN109626317B (zh) 一种基于双梯度锥形孔阵列的复合结构膜及其制备方法
Zhu et al. Asymmetric fibers for efficient fog harvesting
Choo et al. Water-collecting behavior of nanostructured surfaces with special wettability
CN105442014B (zh) 一种复合材料器件
Zhang et al. Bioinspired materials for water-harvesting: focusing on microstructure designs and the improvement of sustainability
CN110408934A (zh) 一种具有强化冷凝效果的超亲水-超疏水表面及制备方法
CN110552397A (zh) 一种捕捉并自驱动定向收集雾气液滴的功能界面
Chen et al. Highly efficient multiscale fog collector inspired by sarracenia trichome hierarchical structure
CN109364586A (zh) 一种具有微沟槽流道的水汽收集装置及其制备方法
Zhang et al. Multi-bioinspired hierarchical Janus membrane for fog harvesting and solar-driven seawater desalination
CN104445042B (zh) 一种雾气收集复合材料及其制备方法
Fu et al. Bionic collection system for fog-dew harvesting inspired from desert beetle
Zhu et al. Research on preparation and water collection characteristics of bionic pattern surface for multi-order combination-multi-segment transport
Wang et al. Towards a better understanding of atmospheric water harvesting (AWH) technology

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant