一种超快雾气收集器制造技术

本发明专利技术属于雾气收集领域，主要涉及一种超快雾气收集器，包括雾气收集单元、侧导水管、排水口、内部的水。雾气收集单元的内、外表面均具有超疏水性，并在其表面错列排布具有超亲水性的通孔阵列，侧导水管和排水口表面均具有超疏水性。将多个雾气收集单元从上至下水平粘接在两个垂直放置的侧导水管之间，排水口粘接在侧导水管下部，并将水由注水口注入各个雾气收集单元的内部，至此构成一种超快雾气收集器。本发明专利技术提出的超快雾气收集器，具有液滴脱落尺寸小，液滴脱落频率高以及雾气收集速率快等优点，可实现雾天的高效率雾收集；另外，本发明专利技术可设计雾气收集单元的大小、超亲水孔的大小和孔间距来适应不同流量的雾环境，以达到最佳的雾气收集效果。气收集效果。气收集效果。

【技术实现步骤摘要】
一种超快雾气收集器


[0001]本专利技术创造属于雾气收集领域，主要涉及一种超快雾气收集器。

技术介绍

[0002]淡水短缺危机已成为制约人类发展的全球性问题。研究人员提出了各种方法来试图解决该危机，但依然存在成本高，不可持续发展等各种限制。地球上约有10％的淡水资源以雾或水蒸气的形式储存在大气中。在过去的几十年里，从雾中获取淡水资源引起了人们的广泛关注。虽然研究人员做了很多相关的努力，但从大气中收集雾仍然很困难，直到2001年，牛津大学的Andrew等揭示了纳米布沙漠甲虫优异的自发捕雾能力是由于其背部为亲、疏水区域相结合的图案化表面(Nature 2001,414,33
‑
34)。
[0003]从此以后，科研工作者们开发了一系列受自然启发的雾气收集方法。几乎所有受自然启发的雾气收集方法可分为以下5种类型：纳米布沙漠甲虫启发的润湿性图案表面(Nature 2001,414,33
‑
34)、蜘蛛丝启发的结构梯度和润湿性梯度组合的复合表面(Nature 2010,463,640
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643)、仙人掌刺启发的结构梯度和润湿性梯度组合的复合表面(Nature communications 2012,3,1247)、荷叶启发的Janus表面(Small 2015,11,4379
‑
4384)和猪笼草启发的滑移表面(Nature 2016,531,78
‑
82)。其中荷叶启发的Janus表面相比于其他的4种方法，雾气收集速率最高；它主要是依靠表面的润湿性梯度将超疏水一侧捕获的雾滴运输至超亲水一侧，汇聚在超亲水表面一侧的液滴最终在重力的作用下从表面滴落。由于液滴从Janus表面的超亲水一侧滴落，收集的水会粘附在超亲水表面难以脱落，造成雾气收集速率难以进一步提高。此外，由于上述的所有雾气收集方法均是依靠重力驱动收集的毫米级液滴脱落，因此收集的液滴从收集表面脱落频率低，难以获得高的雾气收集速率。
[0004]综上所述，现有的雾气收集方法存在雾气收集速率低的问题，难以满足从雾中高效获取水的需求。因此有必要研发一种可以从雾中高速收集水的雾气收集器。

技术实现思路

[0005]本专利技术创造的目的就是针对上述雾气收集器存在的雾气收集速率低的问题，提出了一种超快雾气收集器。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种超快雾气收集器，主要由雾气收集单元1、侧导水管2、排水口3、内部的水4组成。
[0008]所述雾气收集单元1为两端开口的中空金属长方体结构，其金属长方体结构的内外表面依次通过激光刻蚀、低表面能修饰后获得超疏水性，水滴在其表面两侧的接触角均大于150
°
；并通过激光刻蚀的方法在超疏水表面6等间距的加工出直径为0.1mm～1mm，孔中心间距为0.5mm～2mm的错位通孔阵列，其中加工的孔表面具有超亲水性，水滴在其孔表面上的接触角小于10
°
。
[0009]所述侧导水管2为中空金属管状结构；表面依次通过激光刻蚀、低表面能修饰后获
得超疏水性，水滴在其表面的接触角大于150
°
。
[0010]所述排水口3为金属材料，呈片状；表面依次通过激光刻蚀、低表面能修饰后获得超疏水性，水滴在其表面的接触角大于150
°
。
[0011]所述的多个雾气收集单元1从上至下水平粘接在2个垂直放置的侧导水管2之间(雾气收集单元1的两端分别粘贴在侧导水管上)，所述排水口3粘接在每个侧导水管2下部；并将水4由注水口注入雾气收集单元1的内部，至此构成一种超快雾气收集器。
[0012]将超快雾气收集器置于雾流中，其雾气收集单元1的外表面将捕获雾流中的微小雾滴8，微小雾滴8在雾气收集单元1外表面长大、合并后形成亚毫米级的微雾滴9；由于雾气收集单元1上的孔具有超亲水性，雾气收集单元1的内部水4会润湿超亲水孔7，微雾滴9一旦接触到雾气收集单元1上的超亲水孔7(即超亲水孔润湿区域)，会与雾气收集单元1内部的水4形成一个整体；微雾滴9会在内部拉普拉斯压力的作用下进入雾气收集单元1内部；此外，微雾滴9在进入雾气收集单元1内部的过程中还会合并超亲水孔7周围其他的微雾滴10，一起进入雾气收集单元1内部。由于该超快雾气收集器的雾气收集单元1的侧表面，上表面和下表面均有错位孔阵列，因此该超快雾气收集器可以高速率地收集不同方向的雾流。当超快雾气收集器1收集一定量的水后，水会从侧导水管2内部流下，从排水口3流出并被收集。
[0013]进一步的，所述的雾气收集单元1的中空金属长方体结构的壁厚为0.1mm～0.5mm，高度为5mm～11mm，即根据其超亲水孔7直径的大小，将加工后的具有超亲水孔7的超疏水表面6折叠成高度为5mm～11mm的长方体状的雾气收集单元1。
[0014]进一步的，所述的雾气收集单元1的数量n、长度l和宽度w，根据雾量的大小进行调整。
[0015]进一步的，所述的雾气收集单元1上超亲水孔的直径越大，其雾气收集单元的高度h越小。
[0016]进一步的，所述的雾气收集单元1、侧导水管2和排水口3为铝合金，镁合金等各种工程金属材料。
[0017]本专利技术与现有的雾气收集方法及收集器相比，具有以下有益效果：
[0018](1)本专利技术中被捕获的微雾滴从超快雾气收集器的雾气收集表面脱离的尺寸为亚毫米级，因此具有小的液滴脱落尺寸和高的液滴脱落频率，使得该超快雾气收集器雾气收集速率高。
[0019](2)本专利技术提出的超快雾气收集器无需依靠重力使表面捕获的微雾滴脱落；而是利用微雾滴内部拉普拉斯压力进行驱动，微雾滴可自发地、快速地进入超快雾气收集器，并且微液滴在进入超快雾气收集器内部的过程中还会合并超亲水孔周围的其他液滴，一起进入超快雾气收集器。
[0020](3)本专利技术提出的超快雾气收集器在不同方向雾流下均具有高的雾气收集速率。
[0021](4)本专利技术可设计雾气收集单元的大小、超亲水孔的大小和孔间距来适应不同流量的雾环境，以达到最佳的雾气收集效果。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的一种超快雾气收集器示意图；图1(a)为超快雾气收集器总体图；图
1(b)为超快雾气收集器的A
‑
A剖视图；
[0023]图2是被雾气收集单元表面捕获的微雾滴进入雾气收集单元的过程图；
[0024]图3是不同方向雾流吹向超快雾气收集器，超快集雾器收集雾的示意图。
[0025]图中：1雾气收集单元；2侧导水管；3排水口；4内部的水；5收集的水；6超疏水表面；7超亲水孔；8微小雾滴；9微雾滴；10超亲水孔周围的微雾滴。
具体实施方式
[0026]下面结合附图，进一步说明本专利技术的具体实施方式。
[0027]实施例1
[0028]一种超快雾气收集器如图1所示，包括雾气收集单元1、侧导水管2、排水口3和雾气收集单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超快雾气收集器，其特征在于，所述的超快雾气收集器包括雾气收集单元(1)、侧导水管(2)、排水口(3)、内部的水(4)；所述雾气收集单元(1)为两端开口的中空金属长方体结构，其金属长方体结构的内外表面具有超疏水性，水滴在其表面两侧的接触角均大于150
°
；并通过激光刻蚀的方法在超疏水表面(6)等间距的加工出直径为0.1mm～1mm，孔中心间距为0.5mm～2mm的错位通孔阵列，其中加工的孔表面具有超亲水性，水滴在其孔表面上的接触角小于10
°
；所述侧导水管(2)为中空金属管状结构；其中空金属管状结构的内外表面具有超疏水性，水滴在其表面的接触角大于150
°
；所述排水口(3)为金属材料，呈片状；其内外表面具有超疏水性，水滴在其表面的接触角大于150
°
...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋金龙，闫德峰，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：