我們采用光明樹脂作為原料,通過3D打印技術對蜘蛛網進行仿生制備。得益于3D打印技術對紡錘體形狀的靈活把控,我們能夠設計出多樣化的紡錘體結構。但蜘蛛絲上的紡錘體尺寸過于微小,這導致蜘蛛網整體的機械強度不高,表現為易脆且不耐彎折。
在實際工程應用中,若要生產大面積的仿生蜘蛛網用于捕集霧氣水收集,機械強度不足將成為一個嚴重問題。因此,我們需要進一步探究提高仿生蜘蛛網機械強度的方法。例如,可在光明樹脂中添加一些能夠增強機械性能的物質,以此提升仿生蜘蛛網整體的機械強度,這對于實際工程應用具有重要意義。

在對仿生蜘蛛網以及仿生甲蟲背進行表面改性時,我們目前僅進行了全親水或全疏水的處理。然而,研究表明,親/疏水區域的組合更有利于集水。這是因為集水過程分為凝聚和運輸兩部分,這兩部分對結構的表面性能有著不同的要求。結構上親/疏水區域的合理組合,能夠使水滴的凝聚和運輸變得更加高效。
受實驗設備和時間的限制,我們在這一方面的研究尚存在不足。對于親/疏水區域組合的深入研究,可以進一步提升仿生蜘蛛絲以及仿生甲蟲背的集水性能,為仿生集水的實際應用提供更優異的捕霧結構與裝置。因此,后續需要在這方面開展更深層次的研究。

我們通過復制甲蟲背模板來制備PVA水凝膠甲蟲背,以提高甲蟲背的親水性,進而提升其集水效率。結果顯示,集水效率確實得到了大幅提升。但在干旱地區惡劣的環境中實際應用時,固化的水凝膠在耐候性上存在明顯不足。長時間的暴曬可能導致固化的水凝膠萎縮和皸裂,這對實際工程應用帶來了巨大挑戰。
我們需要在保證集水性能的同時,對PVA水凝膠甲蟲背在惡劣環境下的耐受性進行下一步研究。探索如何提高水凝膠的耐候性,使其能夠在干旱地區的惡劣環境中長期穩定工作,是推動仿生集水技術實際工程應用的關鍵。
3D打印仿生集水結構研究取得了一定進展,但在仿生蜘蛛網機械強度、集水結構表面改性以及PVA水凝膠甲蟲背耐候性等方面仍存在不足。未來,我們需要針對這些問題開展深入研究,為仿生集水技術的實際工程應用奠定堅實基礎。
上一篇:仿生材料集水研究結構仿生與性能創新
下一篇:3D打印技術優化仿生集水結構的研究