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一款面向深海資源開發(fā)的仿蜘蛛絲捕霧集水纖維

MEMS ? 來源:MEMS ? 作者:MEMS ? 2020-10-26 10:14 ? 次閱讀

近年來,我國不斷加大對海洋資源的開發(fā)利用。在深海資源開發(fā)過程中,工作人員經(jīng)常要遠(yuǎn)離陸地到深海海域開展工作,如何保證他們工作期間的淡水供應(yīng)是一個必須解決的關(guān)鍵問題。

揚州大學(xué)電氣與能源動力工程學(xué)院科研團隊利用兩年時間,研發(fā)了一款面向深海資源開發(fā)的仿蜘蛛絲捕霧集水纖維。依托這種材料開發(fā)的集水裝置,在無需電力的狀況下,經(jīng)過一個晚上,就能獲得滿足一個成年工作人員次日生活的淡水需求量。不久前,該項目在第十三屆全國大學(xué)生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽中榮獲一等獎。

仿蜘蛛絲捕霧集水纖維淡水收集成效

“常用的海水淡化設(shè)備,如反滲透、閃蒸類淡化設(shè)備,體積大、重量重,且需要配套相應(yīng)的電力供應(yīng)設(shè)備為之提供電源。但是,深海開發(fā)工作人員很難隨身攜帶這些大型的制淡設(shè)備,而僅靠隨身攜帶的淡水,又難以維持長時間的生活供應(yīng)。”團隊指導(dǎo)老師、揚大副教授劉向東介紹道,“我們想研發(fā)一種便攜、綠色、無能耗的海上制淡裝置,為他們登島工作提供可靠的生活用淡水供應(yīng)。”

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),蜘蛛絲是一種無能耗、可持續(xù)的環(huán)境友好型天然捕霧集水材料。目前,通過模仿蜘蛛絲結(jié)構(gòu)和表明潤濕特性,制得具有高效捕霧集水性能的人工集水纖維,已成為深海制淡研究領(lǐng)域廣泛關(guān)注的前沿?zé)狳c。

“現(xiàn)有仿蜘蛛絲結(jié)構(gòu)人工集水纖維的制備方法眾多,包括電紡絲法、溶液涂覆法等,但仍存在著工藝復(fù)雜、可重復(fù)性差、集水效率欠佳等問題。”團隊研發(fā)人員芮遷宸介紹道,為了克服這種難題,團隊歷時兩年,通過微流控紡絲技術(shù),引入互溶性高強度纖維流體,成功實現(xiàn)了仿蜘蛛絲集水纖維紡錘結(jié)構(gòu),這是一種全新的人工集水纖維。

“這個纖維的集水原理主要有兩個方面,一是由纖維表面上粗糙度的差異引起的表面能梯度,二是紡錘結(jié)構(gòu)的幾何形貌引起的壓力差。”芮遷宸介紹道,依托這種材料,團隊制作了一個海上淡水“收集器”。這種裝置像是一個普通的水杯外設(shè)置了特殊的“天線”。裝置的核心就是這種8根仿蜘蛛絲纖維布置成一簇網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),它們能夠在海洋等高濕度環(huán)境下會自動捕集空氣中的淡水。

實驗測定,該裝置的集水效率能達(dá)到200毫升/小時,如果是從傍晚開始集水,到第二天早晨,期間大概有10小時的工作時間,算下來可以獲得2升的淡水量,基本滿足一個成年工作人員次日生活的淡水需求量。

責(zé)任編輯:lq

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原文標(biāo)題:揚州大學(xué)研發(fā)無需能耗的海上淡水收集裝置

文章出處:【微信號:MEMSensor,微信公眾號:MEMS】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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