[发明专利]一种多生物仿生的雾水收集结构及其制备方法

权利要求书

1.一种多生物仿生的雾水收集结构，其特征在于，所述雾水收集结构上表面分布有多个雾水收集单元，所述雾水收集单元上表面边缘为仿仙人掌刺的尖端结构且中间为仿铁兰叶气孔周围毛状体特殊凹陷结构，使雾水收集单元上表面呈超亲水微结构凸点与疏水区域相间的润湿梯度结构；所述相邻的雾水收集单元之间形成边缘为仿仙人掌刺的尖端结构的储水单元；多个雾水收集单元的分布，使整个雾水收集结构上表面呈仿沙漠甲虫背部各向异性润湿性结构。

2.根据权利要求1所述多生物仿生的雾水收集结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）选择具有疏水性能的材料作为基底材料，制备基底材料溶液并进行预固化处理；

（2）将均匀的圆台针阵列插入预固化的基底材料溶液中，基底材料溶液上表面以悬链曲线的形式沿整个圆周在圆台针壁表面上升，溶液上表面产生均匀间隔的凹陷结构，同时获得被尖峰包围的储水单元阵列；

（3）待基底材料溶液固化后，脱模去除圆台针阵列，形成周期性微圆孔阵列，采用亲水材料对固化后基底材料样品进行亲水处理，基底材料样品从疏水向超亲水改性；

（4）采用飞秒激光双脉冲系统选择性去除基底材料样品上表面亲水改性层，使上表面形成超亲水微结构凸点与疏水区域相间的结构，获得疏水-超亲水润湿梯度三维结构。

3.根据权利要求2所述多生物仿生的雾水收集结构的制备方法，其特征在于，所述基底材料为聚二甲基硅氧烷（PDMS）。

4.根据权利要求3所述多生物仿生的雾水收集结构的制备方法，其特征在于，所述基底材料溶液是由预聚物和固化剂按照重量比 10:1 混合而成。

5.根据权利要求2所述多生物仿生的雾水收集结构的制备方法，其特征在于，所述飞秒激光双脉冲系统基于分束-合束原理，飞秒激光脉冲依次通过半波片、偏振片到达分束镜，通过分束镜分光，透射光和反射光经历一段光程后原路返回，至分束镜再次合束，产生双脉冲序列，通过调节反射镜位置，优化脉冲延迟，改变基底材料样品表面的激光能量分布，从而改变温度场分布，实现选择性去除上表面亲水改性层。

6.根据权利要求2所述多生物仿生的雾水收集结构的制备方法，其特征在于，可通过建立飞秒激光双脉冲加工工艺参数与三维结构上表面微纳复合结构特征生成过程的关系，通过对微纳复合结构的主动控制实现对三维结构表面润湿性的调节作用，所述飞秒激光双脉冲加工工艺参数包括激光功率、脉冲频率、扫描速度、扫描间距、扫描路径和扫描次数。

7.根据权利要求3所述多生物仿生的雾水收集结构的制备方法，其特征在于，可根据PDMS材料具有可拉伸的特点，采用不同的拉伸策略改变所构筑的疏水-超亲水润湿梯度三维结构表面润湿特性，建立与雾水收集效率的匹配关系，实现雾气的动态调控。