[发明专利]一种仿生高效率连续化雾水收集器

权利要求书

1.一种仿生高效率连续化雾水收集器，其特征在于包括：壳体、复合式仿生雾滴捕获结构件、集水装置、冷凝器和压缩机；

所述复合式仿生雾滴捕获结构件、集水装置、冷凝器和压缩机分别由上至下设置在壳体内；

所述复合式仿生雾滴捕获结构件为拱形三层结构，外部为超疏水/超亲水相间复合层，中间为蒸发器，底部为铜基超疏水层；

所述超疏水/超亲水相间复合层用于对空气中的水蒸汽进行快速冷凝与收集；所述蒸发器和压缩机、冷凝器组成微型制冷系统，为外部的超疏水/超亲水相间复合层和底部的铜基超疏水层提供制冷；冷凝水从外部的超疏水/超亲水相间复合层和底部的铜基超疏水层排出，收集在集水装置内。

2.根据权利要求1所述的仿生高效率连续化雾水收集器，其特征在于：所述超疏水/超亲水相间复合层包括铜基超疏水基底以及基底上紧密排列的集水单元阵列；所述集水单元包括数根松针状微结构并簇生成团，所有微结构尾部合拢固定在铜基超疏水基底，顶部呈发散状，每根微结构按照一定的角度进行折弯。

3.根据权利要求2所述的仿生高效率连续化雾水收集器，其特征在于：所述铜基超疏水基底和铜基超疏水层为相同结构，表面具有网状层叠结构，水的接触角为163～165.50°，都采用以下步骤制备而成：

(1)将Cu片分别用丙酮、无水乙醇、去离子水超声清洗10～15分钟后氮气吹干，去除表面的污渍；

(2)清洗完成的Cu片置于2.5～2.6mol/L氢氧化钠和0.13～0.14mol/L过硫酸铵混合溶液水浴加热，35～37℃下刻蚀8～10min，刻蚀后使用大量去离子水冲洗掉试样表面残余的刻蚀液；

(3)将刻蚀后的样品置于鼓风干燥箱中，160～170下氧化6～7h；

(4)将氧化后样品置于体积分数为1％～1.5％十二硫醇乙醇溶液中修饰15～20min，取出后置于真空干燥箱中60～80℃下干燥40～60min后获得。

4.根据权利要求2所述的仿生高效率连续化雾水收集器，其特征在于：所述微结构长度为20～30mm，直径为80～120μm，集水单元之间的间距为5mm～6mm；微结构可采用微细铜丝、高柔韧性聚甲基丙烯酸甲酯纤维或聚氨基甲酸乙酯纤维，其表面覆盖或电镀一层超亲水的Cu(OH)₂铜膜。

5.根据权利要求1所述的仿生高效率连续化雾水收集器，其特征在于：所述蒸发器为数个铜制平直型翅片将超疏水/超亲水相间复合层和铜基超疏水层之间的夹层空间均匀地分割成大小相近的单元空间结构，每个分割单元内设置有穿过单元空间结构的软态毛细铜管，所述软态毛细铜管通过循环管道连接压缩机和冷凝器，并且循环管道内流动着环保制冷剂。

6.根据权利要求1所述的仿生高效率连续化雾水收集器，其特征在于：所述集水装置包括由上而下设置的双层水箱和过滤水水箱；

所述双层水箱包括垂直的外侧壁和内侧壁，以及底部的水质过滤层；外侧壁和内侧壁之间形成夹层；

拱形复合式仿生雾滴捕获结构件的外部和底部形成的水滴直接落入水箱内，或从两端流入夹层内；内侧壁的底部设置有进/出水缝隙，可动态调节夹层水位；

双层水箱内的水由水质过滤层过滤后进入过滤水水箱。

7.根据权利要求6所述的仿生高效率连续化雾水收集器，其特征在于：所述水质过滤层包括一层以上的滤芯，所述滤芯为树脂过滤层构成，或者为活性炭和PP棉组成的复合滤芯。

8.根据权利要求1所述的仿生高效率连续化雾水收集器，其特征在于：所述壳体包括内外设置的内壳和外壳，所述复合式仿生雾滴捕获结构件和集水装置设置在内壳内，冷凝器和压缩机设置在外壳内。

9.根据权利要求1所述的仿生高效率连续化雾水收集器，其特征在于：所述雾水收集器还包括负压风扇，设置在复合式仿生雾滴捕获结构件的上。

10.根据权利要求1所述的仿生高效率连续化雾水收集器，其特征在于：所述雾水收集器采用常规电路供电和太阳能供电的双供电系统，雾水收集器还包括监控控制装置，用于监测环境的温度与湿度、太阳光辐射追踪以及连续化雾水收集器内部各装置的参数，并控制各装置运行情况。