[發明專利]一種基于3D打印的超疏水超親水水分收集裝置及其制作方法

有效

• 申請號: 202010523323.4
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111718507B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 史繼富;彭琳惠;唐杰
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: C08J7/00
• 分類號: C08J7/00;C08L55/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 文靜

本發明公開了一種基于3D打印的超疏水超親水水分收集裝置及其制作方法。本發明的基于3D打印的超疏水超親水水分收集裝置，采用3D打印的方式將3D仿生基底設計成具有尖刺結構。例如類仙人掌或類沙漠甲殼蟲的集水結構，尖刺部分的設置，能夠進一步地加強了該裝置的水分收集和水分傳輸功能。本發明的基于3D打印的超疏水超親水水分收集裝置的制備方法，是通過依次在3D仿生基底上制作一層硫化亞銅納米片，并覆蓋具有均勻孔洞的模板，將其浸入疏水溶液，去掉掩模，再將其浸入親水溶液，或將其浸入親水溶液，去掉掩模，再將其浸入疏水溶液，得基于3D打印的超疏水超親水水分收集裝置；該制備方法簡單，易操作。

技術領域

本發明涉及超疏水超親水材料領域，具體涉及一種基于3D打印的超疏水超親水水分收集裝置及其制作方法。

背景技術

印刻效應屬于辨認事物以及與事物間保持一定邏輯關系的一種能力。印刻效應最為人所熟知的形式是指幼小的動物，特別是那些孵出后立即離巢的鳥類，從它們的身邊成年動物身上獲得類似的行為特征。通過印刻能力，新生動物可以從一些即便不是它們父母的刺激物中學習到必要的技能，這些技能可以幫助它們適應于生存環境。例如，小鴨子跟著犬類學習游泳；剛被母雞孵出的鵝會把母雞當作它們的學習對象；狼的幼崽在與犬類接觸后開始吠叫等等。因此，新生的動物可以被說是向目標事物產生印刻，這便是動物界中著名的印刻效應。

對于一些與生俱來就擁有適當親和性的材料，它們與外界接觸時，傾向于吸引捕獲具有相近極性的分子，另一方面，它們對于特定的溶液也有分散偏好。那么，從這個角度來看，印刻能力是可以被這一類材料所擁有，因為它們可以通過相互吸引來融合吸收不同材料的特性。

此外，地球上多數地區是缺水地區，而大氣中卻以水蒸氣的形式儲存著大量的水分，自然界中的許多動植物利用超親水和超疏水相間的結構，具備了從大氣中收集水分的特性，比較著名的例子是生活在納米比亞沙漠中的一種甲殼蟲，它的殼上有一些親水性的突起和疏水性的凹陷部位。利用親水性的突起使得大氣中的水蒸氣在其上液化，形成水滴，然后通過疏水區域將水滴傳輸到腿上后喝掉。仙人掌表面有很對錐形的尖刺，研究表明，其尖刺的也具有水分收集和水分傳輸功能。因此，探究無生命的無機材料是否也具有如此類似的印刻效應，對于豐富單一材料的功能具有重大意義。

發明內容

為了解決上述現有技術的缺陷，本發明的首要目的是提供一種基于3D打印的超疏水超親水水分收集裝置，該水分收集裝置具有印刻效應，具有超疏水和超親水相間的結構，超親水區域可以收集水分，超疏水區域將收集的水分傳輸，可以實現水分的收集。該裝置結構簡單、使用方便。

本發明的第二目的是提供一種基于3D打印的超疏水超親水水分收集裝置的制作方法，該制備方法簡單，易操作。該制作方法通過利用3D打印進行仿生設計，然后再利用硫化亞銅納米材料的印刻效應來構建親疏相間結構，來進行水分的收集。

本發明的首要目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種基于3D打印的超疏水超親水水分收集裝置，包括3D仿生基底和硫化亞銅納米片，所述硫化亞銅納米片包括薄片的基面以及薄片的邊緣位置。

優選地，所述3D仿生基底是具有尖刺結構的集水結構。

優選地，所述3D仿生基底是具有尖刺結構的類仙人掌或類沙漠甲殼蟲的集水結構。

優選地，所述薄片的基面覆蓋疏水層，所述薄片的邊緣位置覆蓋親水層；或所述薄片的基面覆蓋親水層，所述薄片的邊緣位置覆蓋疏水層。

本發明的第二目的可以通過采取如下技術方案達到：

一種基于3D打印的超疏水超親水水分收集裝置的制備方法，包括如下步驟：

(1)3D仿生基底的制備：選用黃銅基材，采用3D打印的方法制備具有尖刺結構的集水結構；或選用有機聚合物基材，采用3D打印的方法制備具有尖刺結構的集水結構，采用電鍍、真空鍍膜的方式在3D仿生基底表面沉積一層黃銅膜；