3D打印技术构筑超疏水仿生蜘蛛丝湿气收集装置的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于仿生领域，具体涉及一种3D打印技术构筑超疏水仿生蜘蛛丝湿气收集装置的方法及装置。先通过将预处理过的光固化聚合物无碱玻璃纤维(E‑glass)和多壁碳纳米管(MWCNTs)混合制备复合可光固化的树脂，再通过光固化3D打印机(DLP)打印出周期性排列的纺锤体的仿生蜘蛛丝。最后通过气相工艺将纳米级超疏水层涂覆在仿生蜘蛛丝表面，水滴的凝结在疏水性表面上比亲水性表面更容易发生。当水珠滴落在仿生蜘蛛丝上时，运用纺锤丝和纺锤结的拉普拉斯压差，水珠会向纺锤结汇集，最终汇集到相邻两个纺锤结之间的凹处。此装置提高了集水的效率和数量。

【技术实现步骤摘要】
3D打印技术构筑超疏水仿生蜘蛛丝湿气收集装置的方法及装置
本专利技术属于仿生领域，具体涉及一种3D打印技术构筑超疏水仿生蜘蛛丝湿气收集装置的方法及装置。
技术介绍
目前淡水资源短缺所造成的影响越来越显著。所以有效的解决我国水资源短缺问题是至关重要的。自然界中的蜘蛛丝给了我们启发，通过对蜘蛛丝的结构研究发现，蜘蛛丝是一种常规的纤维，但是在纤维上分布着周期性排列的纺锤结。在潮湿的环境里，湿气冷凝在蜘蛛丝表面形成小水珠，由于这些周期性排列的纺锤体的存在，导致蜘蛛丝上的曲率也发生了周期性的变化，造成水珠在蜘蛛丝上受力不均，向着纺锤体方向移动，从而达到了集水的效果。传统制造蜘蛛丝纤维主要有两种方法：浸渍法和静电纺丝法。而传统方法很难制造出具有可控3D几何形状。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种通过3D打印技术构筑超疏水仿生蜘蛛丝湿气收集装置的方法及装置，该收集装置采用3D打印技术打印出微米级的仿生蜘蛛丝，仿生蜘蛛丝上的纺锤结呈周期性规律排列，相邻的两个纺锤结为一组。纺锤结的中间直径为80～100微米；纺锤结的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超疏水仿生蜘蛛丝湿气收集装置，其特征在于：所述收集装置中仿生蜘蛛丝上的纺锤结呈周期性规律排列，相邻的两个纺锤结为一组；纺锤结的中间直径高度为80～100微米；纺锤结的长度为150～200微米；每组纺锤结之间的纤维丝直径为30～50微米；每组纺锤结之间的纤维丝长度为500～700微米；每组中相邻两个纺锤结之间的长度为30～50微米。/n

【技术特征摘要】
1.一种超疏水仿生蜘蛛丝湿气收集装置，其特征在于：所述收集装置中仿生蜘蛛丝上的纺锤结呈周期性规律排列，相邻的两个纺锤结为一组；纺锤结的中间直径高度为80～100微米；纺锤结的长度为150～200微米；每组纺锤结之间的纤维丝直径为30～50微米；每组纺锤结之间的纤维丝长度为500～700微米；每组中相邻两个纺锤结之间的长度为30～50微米。


2.一种采用3D打印技术构筑超疏水仿生蜘蛛丝湿气收集装置的方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
(1)将预处理过的光固化聚合物无碱玻璃纤维E-glass和多壁碳纳米管混合制备复合可光固化的树脂；
(2)通过光固化3D打印机打印出周期性排列的纺锤结仿生蜘蛛丝；
(3)在打印出的仿生蜘蛛丝表面涂覆一层纳米级超疏水层。


3.根据权利要求2所述的采用3D打印技术构筑超疏水仿生蜘蛛丝湿气收集装置的方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
(1)玻璃纤维的预处理：将油红O染料与可光固化无碱玻璃纤维在磁力搅拌条件下混合，接着进行超声波浴，将油红O染料完全溶解在玻璃纤维中；
(2)玻璃纤维/MWCNTs复合材料的制备：将MWCNTS与步骤(1)预处理后的可光固化的无碱玻璃纤维在磁力搅拌条件下混合2h～3h，接着进行超声浴；
(3)光固化3D打印：3D打印机型为EnvisionTecP4LEDMini，运用solidworks软件构筑好3D模型，并将其转化成STL格式导入3D打印机进行数据二次处理，设置好LED光源的强度，调整XY像素分辨率以及曝光时间，最后通过中压汞灯固化成型；
(4)表面超疏水处理：将步骤(3)打印出的样品装入装有纳米疏水剂的玻璃器皿真空室中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成全，弓晓晶，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32