荷叶仿生免结垢洁净水管制造技术

荷叶仿生免结垢洁净水管,对荷叶拒水或疏水相应进行仿生应用,包括管体(1)、底凸(2)和毛凸(3)；管体(1)内壁沿轴向均布底凸(2)，在底凸(2)顶面有毛凸(3)。管材表面进行仿生处理，形成良好的导向疏水性，杜绝结垢，持续保持管壁表面的清洁免洗，防污减阻，延长使用寿命，减少环境的污染，绿色安全环保，生产工艺简明，推广前景十分宽阔。

Lotus leaf bionic scale free clean water pipe

【技术实现步骤摘要】
荷叶仿生免结垢洁净水管
本技术涉及在输水管材创新中应用荷叶仿生技术，尤其是荷叶仿生免结垢洁净水管。
技术介绍
净水输水管技术要求较为特殊。传统钢管或高分子净水管仍然不可避免的会面临难以克服的积垢腐污等不利情况。但是，常用的拒水整理剂多不是适用，比如石蜡类、砒啶类、有机硅类以及含氟树脂类，而且，在拒水整理工艺过程中，需要考虑纤维特性、整理液的性质及烘焙温度、时间等工艺参数。在自然界中存在如荷花等植物，具有突出的拒水和输水特性。荷花是水生植物，性喜相对稳定的平静浅水，湖沼、泽地、池塘是其适生地。荷花的需水量由其品种而定，大株形品种如古代莲、红千叶相对水位深一些，但不能超过1.7米，中小株形只适于20～60厘米的水深。同时，荷花对失水十分敏感，夏季只要3小时不灌水，缸栽荷叶便萎靡，若停水一日，则荷叶边焦，花蕾回枯.荷花还非常喜光，生育期需要全光照的环境。荷花极不耐荫，在半荫处生长就会表现出强烈的趋光性。都说荷花出淤泥而不染，实际上，荷花的地下茎在淤泥中生长，因藕的特别细密的表皮组织和含有丹宁的下皮，具有一定的阻挡或吸收有毒物质的能力，有毒物质多黏附在表皮上或渗入表皮中，不易被人的肉眼看见。荷叶叶面具有极强的疏水性，洒在叶面上的水会自动聚集成水珠，水珠的滚动把落在叶面上的尘土污泥粘吸滚出叶面，使叶面始终保持干净，这就是著名的“荷叶自洁效应”。荷叶的表面具有双微观结构：一方面是由细胞组成的乳瘤形成的表面微观结构；另一方面是由表面蜡晶体形成的毛茸纳米结构。乳瘤的直径为5～l5μm，高度为1～20μm。荷叶效应的秘密主要在于它的微观结构和纳米结构，而不在于它的化学成分。在荷叶叶面上存在着非常复杂的多重纳米和微米级的超微结构。在放大7000倍的显微镜下可以看到，荷叶使水和尘埃在其表面的接触面积减少了90％多，水被排除得几乎毫无残留，并带走了每一颗附在水中的尘埃颗粒。现有技术中少见对荷叶拒水或疏水相应进行仿生应用的井水输水管才技术方案的公开。
技术实现思路
本技术的目的是提供荷叶仿生免结垢洁净水管，解决以上技术问题。本技术的目的将通过以下技术措施来实现：包括管体、底凸和毛凸；管体内壁沿轴向均布底凸，在底凸顶面有毛凸。尤其是，在管体内壁上底凸底部均匀满涂防腐层。尤其是，底凸为圆台形凸起，底凸顶部均布毛凸。尤其是，毛凸为竖立刚毛，或者，毛凸3为圆冠状凸起。尤其是，底凸为沿管体轴向伸展的椭圆形条状凸起，而且，底凸顶部至少有一列沿管体轴向排列的毛凸。尤其是，底凸为沿管体轴向伸展的长方形条状凸起，而且，底凸顶部至少有一列沿管体轴向排列的毛凸。尤其是，管体内壁上，底凸底部均布有孔膜基层，孔膜基层上均布有等径圆孔，底凸固定于孔膜基层的孔间凸脊上。尤其是，管体内壁上，底凸底部均布有孔膜基层，孔膜基层上均布有形状和大小相同的多边形孔，毛凸固定于孔膜基层的孔间凸脊上。本技术的优点和效果：管材表面进行仿生处理，形成良好的导向疏水性，杜绝结垢，持续保持管壁表面的清洁免洗，防污减阻，延长使用寿命，减少环境的污染，绿色安全环保，生产工艺简明，推广前景十分宽阔。附图说明图1为本技术纵向剖面结构示意图。图2为本技术实施例1中管体内壁上底凸和毛凸结构俯视示意图。图3为本技术实施例2中管体内壁上底凸和毛凸结构俯视示意图。图4为本技术实施例3中管体内壁上底凸和毛凸结构俯视示意图。图5为本技术实施例4中管体内壁上底凸和毛凸结构俯视示意图。图6为本技术实施例5中管体内壁上底凸和毛凸结构俯视示意图。附图标记包括：1-管体、2-底凸、3-毛凸、4-防腐层、5-孔膜基层。具体实施方式本技术原理在于，通常按惯例，实验用的植物都要被清洗干净的，可是，通常只有那些表面光滑的叶子才需要清洗，而看起来粗糙的叶子，往往很干净。尤其是荷叶，它的表面不但不带灰尘，而且连水都不粘。荷花效应也叫作自清洁效应，主要应用在物体表面，可以实现防水防油的效果。荷叶表皮细胞分泌的蜡质结晶，在电子显微镜下，呈现出线状或是毛发状的结构，并且在叶片的正面和背面都有分布。但是水在叶片背面无法形成球状自如的滚动，反而还会滞留在中心。用电子显微镜观察的话，就会发现叶表面有微小的突起，这种微小的突起是这种微米级的微小的突起，然后这种微小的微米级的突起上面，又形成一种纳米级的突起。在荷叶粗糙的表面上，有着精细的微米加纳米的双重结构。而且，这些固定突起之间有着细密缝隙，其间填充的空气形成了一层稳定气垫型的气膜。正是这一层气膜隔开了水滴，使得结构表面形成了显著的独特拒水特性，即表现出不沾水、不沾污的自洁特性。但是，把荷叶放到水里10米以下再拿出来的时候，再测时，由于水分子在压力作用下渗入乳凸和纳米结晶之间空气膜里，排除诱捕空气泡，荷叶表面即变成亲水特性。再一方面，荷叶表面均布700纳米尺度绒毛，这些绒毛非常细密，肉眼看很难分辨出来。但是用手触摸能可以感觉到，正是这一结构使得荷叶表面克服水对它的浸润性。这就使得在尺寸上远大于这种结构的灰尘、雨水等降落在叶面上后，隔着一层极薄的空气，只能同叶面上凸起的凸顶形成几个点接触。雨点在自身的表面张力作用下形成球状，水球在滚动中吸附灰尘，并滚出叶面。许多植物叶片表面都有独特的拒水特性，比如，水稻的叶子也是不粘水的，与荷叶的不同在于，荷叶上的水滴，可以在平面内向各个方向运动。而水稻叶片上的水滴通常是沿着叶脉的方向滚落，垂直叶脉的时候，相对就有些困难。但是这都与它们各自叶片的形状相适应。这种具有明显方向性的拒水或疏水特性，基于表面凸起的形状具有一致方向性使得其间形成的气膜之上的拒水相应具备了导向性。作为对以上植物拒水特性的仿生应用技术探索，研究发现，经过凹凸纳米结构处理过的织物，开始表现疏水、疏油的特性。实际上在这种荷叶上的许许多多纳米孔，在水滴或油滴乃至液体滴在这个介面的时候，会形成一层气膜，使水或油都不能侵入这个表现，因此产生了一个奇妙的疏水疏油的效果。也称纳米孔的气浮功能。固体、液体和气体三种物质互相接触，这三种物质的边界作用决定水滴的形状和液体如何在固体表面散开，也就是如何润湿固体底面。对亲水性的粗糙表面，越粗糙越易被润湿，对疏水性表面，越粗糙越不易被润湿。粗糙的疏水表面使水不能进入叶子内部，仅在叶面形成水珠，水和叶子表面间的接触面积只有2％-3％,从而降低两者间的摩擦力，使水滴极易从叶面滚落而不沾污叶面，表现出良好自洁性。如果表面是光滑的，则灰尘微粒能够更强地贴附在完全光滑的表面而不是水滴表面，滴落的水滴只是把它稍微推到一边。但是，如果表面是粗糙的，则灰尘将会更好的贴附于水滴表面而不是粗糙表面，然后随着水滴滚落。本技术中，在管体1内壁设计形成定向疏水微结构，通过控制表面粗糙度与降低表面能，固体界面张力必须小于液体的表面张力，使其与水或油的接触角高于120°，来达到拒水拒油的效果。本技术包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.荷叶仿生免结垢洁净水管,包括管体(1)、底凸(2)和毛凸(3)；其特征在于，管体(1)内壁沿轴向均布底凸(2)，在底凸(2)顶面有毛凸(3)。/n

【技术特征摘要】
1.荷叶仿生免结垢洁净水管,包括管体(1)、底凸(2)和毛凸(3)；其特征在于，管体(1)内壁沿轴向均布底凸(2)，在底凸(2)顶面有毛凸(3)。


2.如权利要求1所述的荷叶仿生免结垢洁净水管，其特征在于，在管体(1)内壁上底凸(2)底部均匀满涂防腐层(4)。


3.如权利要求1所述的荷叶仿生免结垢洁净水管，其特征在于，底凸(2)为圆台形凸起，底凸(2)顶部均布毛凸(3)。


4.如权利要求1所述的荷叶仿生免结垢洁净水管，其特征在于，毛凸(3)为竖立刚毛，或者，毛凸(3)为圆冠状凸起。


5.如权利要求1所述的荷叶仿生免结垢洁净水管，其特征在于，底凸(2)为沿管体(1)轴向伸展的椭圆形条状凸起，而且，底...

【专利技术属性】
技术研发人员：林郑权，韩班保，曹源泉，林浩毅，雷旭光，尚晓园，夏全峰，钟江平，
申请(专利权)人：上海天净新材料科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31