[发明专利]一种仿生高效率连续化雾水收集器

说明书

本发明公开了一种仿生高效率连续化雾水收集器，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/超亲水相间复合层和铜基超疏水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。本发明装置适合应用的范围广，收集空气中的水滴成为可使用的淡水，其收集淡水的成本远低于海水淡化的成本。

技术领域

本发明属于水收集仿生技术领域，特别涉及一种仿生高效率连续化雾水收集器。

背景技术

世界上所有生物的生存都需要水。因此，水资源在我们的日常生活中扮演着重要的角色。随着人类社会的发展和生活水平的提高，世界用水量正以每年5％的速度递增，若不采取有力措施，在2025年前，地球上将有1/2以上的人口面临淡水资源危机，1/3以上的人口得不到清洁的饮用水。

淡水资源的短缺已成为当今全球性的社会和经济发展的主要制约因素。水是自然环境中储量最丰富的资源，但其中海水资源占到了地球上所有水资源的96.54％，淡水资源仅占了2.53％，而且只有0.36％的淡水资源能够被人类直接利用。超过2/3的淡水被冻结在冰川和极地冰帽里，未被冻结的则成为地下水，只有很小一部分淡水资源存在于地表或者空气里[Alireza Gohari et al,Water transfer as a solution to water shortage:Afix that can Backfire,Journal of Hydrology,Volume 491,29 May 2013,Pages 23-39]。

水对于包括人类在内的所有地球上的生物来说都至关重要，因此，如何获取更多的可利用淡水资源是一个亟待解决的问题。淡水是人类生存和发展不可或缺的自然资源，在各国国计民生之中占有极为重要的地位。目前，海水淡化是解决淡水短缺问题的常用方法。但是，这种方法对能源的依赖显著提高了其成本，限制了它的应用。自然界中，几乎所有生物都拥有应对恶劣环境的独特特性，展现出功能与结构的协调统一[Marc AndréMeyers,Po-Yu Chen,Albert Yu-MinLin,YasuakiSeki,Biological materials:Structure andmechanical properties,Progress in Materials Science Volume 53,Issue 1,January2008,Pages 1-206]。从自然界获得的理论依据对新型材料的研发具有很好的启发作用[江雷,从自然到仿生的超疏水纳米界面材料[J].化工进展，2003，22(12)：1258-1264]。

经过长期的自然选择，一些生物已经进化出了智能优化结构[Andrew R.ParkerChris R.Lawrence,Water capture by a desert beetle,Nature,volume 414,pages 33–34(2001)]，能够从雾气中获得水分供自身生存，这为淡水收集系统中功能仿生材料的设计和制造提供了灵感[Lous,Guo X,Fant,etal Butterflies：inspiration for solar cellsand sunlight water splitting catalysts[J].EnergyEnvironmental Science,2012,5(11):9195-9216]迄今为止，已经开发出了大量的仿生集水材料。