[发明专利]一种可转换液滴移动方式的人造树叶的制备方法

说明书

本发明涉及一种可转换液滴移动方式的人造树叶的制备方法，该方法是指：先将超亲水溶液均匀喷涂在经清洗除杂、干燥后的叶脉表面，静置干燥，即得修饰后的叶脉；然后将所述修饰后的叶脉平铺到经80℃水浴加热后的聚己内酯(PCL)片表面，并置于两个玻璃板之间进行热压，直至冷却至室温，即得叶脉被挤压进聚己内酯表面的样品；最后，将超疏水溶液均匀喷涂在所述样品表面，静置干燥，将所述叶脉揭下，即得亲疏水相间的人造叶片。本发明工艺简单，原料易得，所得亲疏水表面既可以单向运输液滴，又可以多向运输液滴，两种模式可通过叶片的正放和倒置自由转换，提高了水收集效率。适合工业化制备和应用。

技术领域

本发明涉及水收集和定向运输水的材料的制备技术领域，尤其涉及一种可转换液滴移动方式的人造树叶的制备方法。

背景技术

受乔木集水的启发，许多研究人员将目光聚集树木或树叶结构的研究上。用于操控液滴的表面很多是依赖于外部能量的，包括磁场、电场、化学反应等，对外部能量的依赖限制了这些方法的应用范围，因此出现了通过在表面创建图案来构建能量梯度和拉普拉斯力梯度的方法，来自发地定向运输液滴。除此之外，此类表面一般只用于液滴的单向运输，很少研究液滴的多向运输，尤其对于同时用于液滴单向和多向运输的表面的研究更少。而且用于多向运输的表面一般制备也较为繁杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种简单、方便、易于工业化生产的可转换液滴移动方式的人造树叶的制备方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种可转换液滴移动方式的人造树叶的制备方法，其特征在于：先将超亲水溶液按0.01~0.1g/cm²均匀喷涂在经清洗除杂、干燥后的叶脉表面，静置干燥5~20 min，即得修饰后的叶脉；然后将所述修饰后的叶脉平铺到经80℃水浴加热后的聚己内酯(PCL)片表面，并置于两个玻璃板之间进行热压，直至冷却至室温，即得叶脉被挤压进聚己内酯表面的样品；最后，将超疏水溶液按0.01~0.1g/cm²均匀喷涂在所述样品表面，静置干燥5~20 min，将所述叶脉揭下，即得亲疏水相间的人造叶片。

所述叶脉是指橡胶树叶、玉兰树叶和菩提树叶中的一种。

所述超亲水溶液是指将纳米二氧化硅与无水乙醇按1；20的质量体积比分散均匀制得。

所述热压的载荷为8~12kg。

所述超疏水溶液是指将纳米二氧化钛加入到无水乙醇中，搅拌均匀后向其中加入全氟辛基三氯硅烷，搅拌20分钟，即得；所述纳米二氧化钛与所述无水乙醇的质量体积比为1；20；所述全氟辛基三氯硅烷与所述无水乙醇的体积比为3：1000。

所述喷涂的压力为0.2 MPa。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明以廉价、环保、力学性能优异的聚己内酯(PCL)为基底，扩大了使用范围。

2、本发明通过PCL对超亲水纳米粒子的粘附，并利用PCL较低的熔点，实现了PCL上叶脉纹路的微立体复刻和选择性的亲水修饰，从而仅通过图案引起的结构梯度和拉普拉斯力梯度实现水滴的定向运输。

3、本发明制备流程简单，反应原料简单易得。

4、本发明采用喷涂方法制备的亲疏相间表面适合工业化制备和应用。

5、本发明制备的亲疏相间的人造树叶表面增强了雾水捕获和雾水排出的过程，因而增强了雾水的收集效率。

6、本发明制备的亲疏水相间的仿生树叶不仅具有单向运输水滴的功能，当仿生树叶倒放时还可以实现泵送水滴的功能，即实现水滴的多向运输。同时，仅通过旋转样品，正放和倒放仿生树叶就可以实现单向运输和多向运输水滴的功能的转换。

7、对采用本发明方法制备的样品进行对比实验，显示其性能良好。