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基于沙漠甲虫和仙人掌启发的仿生非均匀润湿性表面凝露集水特性研究

仿生,超疏水涂层,润湿性,凝露集水

近年来，通过蒸汽集水技术解决水资源紧缺问题逐渐受到研究者的广泛关注。然而，液滴快速成核与露滴有效脱附之间的内在平衡问题，严重限制了材料表面的水蒸气凝露集水效率，二者在表面化学性质和形态上也有截然相反的要求。受沙漠甲虫和仙人掌刺形貌和集水功能的启发，设计了一种由楔形阵列图案组成的新型非均匀润湿表面，通过模仿沙漠甲虫凹凸不平的背部结构有效增强液滴成核，通过楔形结构能够诱发凝露水滴倾斜弹跳和远距离传输。这两种效应的协同组合有效解决了表面结露及微滴脱附之间的平衡问题。设计的非均匀润湿性表面与超疏水表面相比，其集水量提高了约11倍，该研究结果在集水、换热、海水淡化等领域均具有较为广泛的应用前景。