[发明专利]轻量化集水并自发输运的仿生装置及其制备方法

权利要求书

1.一种轻量化集水并自发输运的仿生装置，其特征在于，包括：PDMS集水壳(1)、储水容器(2)和立杆(15)；所述PDMS集水壳(1)为PDMS材质的板球形壳体，其表面分布有沿经度方向的凹槽；且所述PDMS集水壳(1)表面分布有亲水区(12)；

所述立杆(15)的一端与储水容器(2)相连，另一端支撑所述PDMS集水壳(1)；所述PDMS集水壳(1)表面亲水区域收集的水滴沿着所述PDMS集水壳(1)表面的凹槽流至所述储水容器(2)中。

2.如权利要求1所述的轻量化集水并自发输运的仿生装置，其特征在于：所述PDMS集水壳(1)内表面的中心处设置有半球形凹槽；所述立杆(15)与所述PDMS集水壳(1)配合的一端设置有半球形凸起(16)，通过所述半球形凸起(16)与所述PDMS集水壳(1)内部的半圆形凹槽配合，实现对所述支撑PDMS集水壳(1)的支撑。

3.如权利要求1或2所述的轻量化集水并自发输运的仿生装置，其特征在于：在所述PDMS集水壳(1)表面沿经度方向和纬度方向均均匀间隔分布花形亲水区(12)，花形亲水区域包括中心的大圆形区域和位于中心大圆形区域外围沿中心大圆形区域的周向均匀分布的两个以上小圆形区域。

4.如权利要求1或2所述的轻量化集水并自发输运的仿生装置，其特征在于：所述立杆(15)与储水容器(2)相连的一端设置有螺纹(17)；所述立杆(15)的螺纹(17)所在端通过与设置在储水容器(2)内部中心位置的螺杆(14)螺纹配合，将立杆(15)固定于储水容器(2)上。

5.如权利要求1或2所述的轻量化集水并自发输运的仿生装置，其特征在于：所述PDMS集水壳(1)表面的凹槽沿周向均匀间隔分布。

6.轻量化集水并自发输运的仿生装置的制备方法，所述仿生装置为权利要求2、3、4或5所述轻量化集水并自发输运的仿生装置，其特征在于：

步骤一：PDMS集水壳(1)的制备：

所述PDMS集水壳(1)取PDMS为原材料，制备PDMS集水壳(1)的模具包括外壳模具(3)、压盖(8)和溅射外壳(10)；所述外壳模具(3)为半球形壳体结构，在外壳模具(3)上设置有沿其经度方向条形凹槽(5)；所述压盖(8)为半球形结构，其平面端设置有圆形面板作为压板(6)，且压板(6)中心设置有手柄(7)，球形面的中心位置设置有凸起的半球形压头(9)；所述溅射外壳(10)为半球形结构，其表面分布有溅射孔(11)；

采用上述模具制备PDMS集水壳(1)的过程为：

101、将PDMS与固化剂按质量比为10:1的配比形成PDMS溶液；

102、将搅拌均匀的PDMS溶液抽完真空后倒入外壳模具(3)中，然后通过压盖(8)的球形面所在端挤压外壳模具(3)中的PDMS溶液，当所述压盖(8)上平面端的压板(6)与外壳模具(3)的开口边缘接触时停止挤压，此时在外壳模具(3)和压盖(8)之间具有一层PDMS溶液，形成包括外壳模具(3)、压盖(8)和PDMS溶液的复合结构；

103、将步骤102形成的复合结构放入干燥箱中，在设定温度下干燥设定时间，干燥完成后，所述外壳模具(3)与所述压盖(8)之间PDMS溶液固化形成表面有沿经度方向分布凹槽的PDMS材质的板球形壳体；

104、将溅射外壳(10)盖在步骤103所形成的PDMS材质的板球形壳体上，然后将覆盖有溅射外壳(10)的PDMS材质的板球形壳体放进离子溅射仪中；对PDMS材质的板球形壳体表面通过溅射孔(11)暴露在外面的区域进行离子溅射，使得PDMS材质的板球形壳体表面溅射孔对应的区域形成亲水区(12)，其余区域仍为疏水区(13)；

105、溅射完成后，将PDMS材质的板球形壳体从溅射外壳内取出，形成PDMS集水壳(1)，PDMS集水壳(1)内表面中心具有由压头(9)压出的半球形凹槽；

步骤二：PDMS集水壳(1)与储水容器(2)的组装：

通过立杆(15)连接PDMS集水壳(1)与储水容器(2)，即所述立杆(15)的一端与储水容器(2)相连，另一端支撑所述PDMS集水壳(1)；使得所述PDMS集水壳(1)表面亲水区域收集的水滴能够沿着所述PDMS集水壳(1)表面的凹槽流至所述储水容器(2)中。

7.如权利要求6所述的轻量化集水并自发输运的仿生装置的制备方法，其特征在于：在所述溅射外壳(10)上分布有两个以上花形圆孔作为溅射孔(11)，每个花形圆孔包括一个中心孔和位于中心孔外围沿中心孔的周向均匀分布的多个圆孔。