[发明专利]一种自驱动的平面化雾气液滴定向收集结构

说明书

本发明属于雾气液滴收集技术领域，公开了一种自驱动的平面化雾气液滴定向收集结构，至少一个具有疏水或超疏水表面的集雾单元；集雾单元包括在同平面设置的脊部和集雾片，多个集雾片连接于脊部并由脊部向两侧外伸，每个集雾片包括至少一个外侧尖端，且均由内侧根部向外侧尖端均匀过渡；集雾片用于收集液滴并使液滴在拉普拉斯压的驱动下定向输运至脊部，脊部用于使液滴在重力驱动下沿其长度方向定向运动。本发明采用平面化的结构形式，利用不对称拉普拉斯压和重力驱动，实现自发捕捉和自发驱动的定向集雾过程，从而实现自主收集雾气并自行定向输运的目的，结构简单，易于制造，成本低廉并且有望大规模投入使用。

技术领域

本发明属于雾气液滴收集技术领域，具体地说，是涉及一种用于微小雾滴收集、输运的功能结构。

背景技术

雾水收集被认为是可以解决贫穷干旱地区人们汲水问题的有效方案，高效的雾水收集实现方式中，向自然学习而采用仿生技术被证明是一种较为高效的路径。人们受沙漠甲虫启发而提出的疏水/亲水性图案结合表面和向仙人掌学习而提出的锥刺形阵列代表了两种典型的受生物启发的雾水收集方式。在首次展示了独特的雾水收集能力后，受仙人掌启发的人工雾收集器在金属刺、集成结构等基础上得到了广泛的报道。在这些系统中，所积雾滴的定向输运高度依赖于浸润性的不同和几何梯度。这些设计的高效集水和自发液滴转移都非常具有启发价值，但是这些集雾器依然存在很多诸如耐久性、制造过程繁琐以及成本高昂等问题。

发明内容

本发明提供了一种自驱动的平面化雾气液滴定向收集结构，采用平面化的结构形式，利用不对称拉普拉斯压和重力驱动，实现自发捕捉和自发驱动的定向集雾过程，从而实现自主收集雾气并自行定向输运的目的，结构简单，易于制造，成本低廉并且有望大规模投入使用。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

一种自驱动的平面化雾气液滴定向收集结构，包括至少一个具有疏水或超疏水表面的集雾单元；所述集雾单元包括在同平面设置的脊部和集雾片，多个所述集雾片连接于所述脊部并由所述脊部向两侧外伸，每个所述集雾片包括至少一个外侧尖端，且均由内侧根部向所述外侧尖端均匀过渡。

进一步地，所述集雾片用于收集液滴并使液滴在拉普拉斯压的驱动下定向输运至所述脊部，所述脊部用于使液滴在重力驱动下沿其长度方向定向运动。

进一步地，所述集雾单元中除所述脊部和所述集雾片外均为镂空部分。

进一步地，所述脊部与铅垂线夹角不大于30°。

更进一步地，所述脊部垂直于地面。

进一步地，相邻两个所述集雾单元的所述脊部之间的间距为5-15mm。

进一步地，所述集雾片的最大长度为2-10mm，最大宽度为1-5mm。

进一步地，所述集雾单元由纸、蜡、铁、铝、铜、塑料中的一种制成。

进一步地，所述集雾单元的疏水或超疏水表面由所述集雾单元的本体形成，或者在所述集雾单元的本体上叠加覆盖超疏水材料形成，或者对所述集雾单元的本体采用加工的方式进行部分超疏水处理形成。

更进一步地，所述叠加覆盖为粘贴、涂敷、气相沉积或激光刻蚀中的一种，所述加工的方式为微加工或激光加工，所述超疏水材料为气相二氧化硅、蜡或氟硅烷。

本发明的有益效果是：