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江南大學(xué)付少海、福州大學(xué)賴躍坤 AFM：基于濕度響應(yīng)的動態(tài)二/三維可轉(zhuǎn)換Kirigami銅片用于提升霧水收集和儲存效率
2022-11-24  來源：中國聚合物網(wǎng)
  霧水收集裝置（FHD）可用于緩解多霧地區(qū)的水資源短缺問題，高效和連續(xù)的霧水收集仍面臨一些挑戰(zhàn)，如單一的仿生集水效率低、收集水再蒸發(fā)現(xiàn)象導(dǎo)致水的利用率降低等。 


圖一：動態(tài)二/三維可轉(zhuǎn)換Kirigami銅片捕霧示意圖。在霧流中，銅片自動變換為3D結(jié)構(gòu)從霧流中獲取水滴（左）。霧流結(jié)束后，銅片切換為2D結(jié)構(gòu)改在收集器上防止捕獲的液滴再蒸發(fā)。


  受仙人掌、豬籠草、荷葉和松果等多種織物的啟發(fā)，江南大學(xué)付少海教授/福州大學(xué)賴躍坤教授團(tuán)隊(duì)報道了一種基于濕度響應(yīng)的動態(tài)二/三維可轉(zhuǎn)換Kirigami銅片（SLP-SHL@SP-Cu）裝置。捕霧過程中，捕獲的液滴在拉普拉斯力（仙人掌尖刺結(jié)構(gòu)）、毛細(xì)力（荷葉Janus結(jié)構(gòu)）和低表面能（豬籠草超滑表面）的作用下從上表面頂端向底部運(yùn)移。值得注意的是，模擬松果濕度響應(yīng)鱗片，新型FHD以預(yù)先編程的方式響應(yīng)濕度變化，并執(zhí)行從2D平面結(jié)構(gòu)到3D螺旋結(jié)構(gòu)的動態(tài)轉(zhuǎn)換，達(dá)到高效霧收集（3D結(jié)構(gòu)）和水存儲（2D結(jié)構(gòu)）的目的。該研究為高效FHD的開發(fā)開辟了新的思路。 


圖二：a）FHD的設(shè)計(jì)策略：在SLP-SHL@SP-Cu中融入仙人掌、豬爪草、荷葉和松果的特性。b）濕度響應(yīng)水凝膠纖維的制備工藝和機(jī)理。c）濕度響應(yīng)SLP-SHL@SP-Cu的工作示意圖，霧流刺激下，SLP-SHL@SP-Cu切換到3D結(jié)構(gòu)捕捉水霧，在陽光照射下恢復(fù)到2D平面結(jié)構(gòu)保存收集的水分。 


圖三：受仙人掌尖刺，荷葉Janus結(jié)構(gòu)和豬籠草超滑表面啟發(fā)SLP-SHL@SP-Cu及其表面的液滴定向運(yùn)輸行為。


  該研究成果以“Bio-inspired Copper Kirigami Motifs Leading to a 2D–3D Switchable Structure for Programmable Fog Harvesting and Water Retention”為題發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上，第一作者為江南大學(xué)博士生余治華，通訊作者為江南大學(xué)付少海教授，張繼超副研究員和福州大學(xué)賴躍坤教授。


  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202210730

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