[发明专利]一种环形浸润性梯度铜网及其制备方法

说明书

本发明公开了阳极氧化法制备环形浸润性梯度铜网及其制备方法，属于集水铜网制备技术领域。该制备方法首先将16cm×16cm的180目紫铜网按顺序放入硝酸溶液、丙酮以及乙醇溶液中分别超声15分钟，洗涤干净后烘干；然后将烘干后的紫铜网放入有机乙醇溶液中浸泡3小时，取出后用无水乙醇冲洗并烘干，得到具有疏水性质的铜网。最后将具有疏水性质的铜网放入碱性溶液中，以铜网为阳极，以铜丝为阴极，进行阳极氧化，得到环形浸润性梯度铜网。该铜网具有类甲虫的亲疏水点阵结构和环形的浸润性梯度结构，提高了液滴捕获的能力，实现了连续高效的雾气收集，集水效率高、集水量大。本发明的制备方法操作简单，成本低廉，在缺水地区具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于集水铜网制备技术领域，特别涉及一种环形浸润性梯度铜网及其制备方法。

背景技术

虽然地球很大一部分都是海洋，淡水资源的匮乏却一直是人们困扰着的问题。这种匮乏不仅影响了国民经济的发展，同时也对人类的生存构成了很大的威胁。沿海地区运用高成本的手段来淡化海水，沙漠地区则是从雾气及雨水中收集，传统的收集淡水的方法不仅消耗大量的资源，而且效率很低。研究表明，很多缺水地区都有着很大的湿度，空气中弥漫着大量的水分子，由此会产生大量的雾气，如果能用一种简单的办法把这些雾气中的水分收集起来，无疑将会是解决问题的一个途径。因此，如果能够充分利用雾气中的水份，使其在某种条件下凝结并收集就有望在很大程度上解决水资源匮乏的问题。

人们在对自然的观察学习中发现，自然界中有的生物经过长期的进化过程获得了在极度缺水环境中生存的本领。仿生制备低能耗、高效率、环境友好的新型集水材料有望成为解决水资源匮乏问题的新途径。

但是，传统方法集水效率都有待提高，无法满足缺水地区的需求。因此，亟需制备一种集水材料和装置来提高集水效率。

发明内容

本发明为了克服现有集水材料集水效率低、成本高的缺点，受到自然界甲虫从空气中集水能力的启发，提出一种环形浸润性梯度铜网及其制备方法，制备出一种仿甲虫结构的集水效率高、成本低廉、制备简单的环形浸润性梯度铜网。

所述的环形浸润性梯度铜网的制备方法，具体包括以下步骤：

第一步，将180目紫铜网依次放入浓度为0.1％硝酸溶液、丙酮以及乙醇溶剂中分别超声清洗，洗涤干净后烘干；

第二步，将烘干后的紫铜网放入浓度为1M的十二硫醇的乙醇溶液中，常温下浸泡3小时，取出，用无水乙醇冲洗三次，60℃烘干，得到具有疏水性质的铜网。

第三步，将具有疏水性质的铜网放入浓度为0.05M的NaOH溶液中，以铜网为阳极，以铜丝为阴极，进行阳极氧化，得到环形浸润性梯度铜网。所述的铜丝的数量两个以上，形成点阵结构，阳极氧化后形成点阵结构的环形浸润性梯度铜网。

所述的阳极氧化，电压为3～8V，氧化时间为45～300s，阴极直径为1～2mm，电极距离为0.5～2mm。

所述的阳极氧化，由于以阴极为中心，电场逐渐减小，铜网被氧化的程度也会逐渐降低，从而形成以阴极为中心的环形浸润性梯度。调节电压、氧化时间、阴极直径或者电极距离，可以在疏水处理后的铜网上得到不同规格的环形浸润性梯度环。

通过上述方法制备得到的环形浸润性梯度铜网，表面具有类甲虫的亲疏水相间点阵结构和环形的浸润性梯度结构；所述的环形的浸润性梯度结构表面从圆心0mm处到远离圆心处，锥状纤维从没有到越来越多又到越来越少，具有环形浸润性梯度结构；所述的锥状纤维组分为氢氧化铜。

将环形浸润性梯度铜网置于雾气中时，空气中的水分在其表面亲水部分凝结成水滴，并由于铜网特殊的亲疏水相间的点阵结构，使得水滴在表面上更容易向亲水点聚集，提高了液滴捕获的能力；同时因为其特殊指向圆心的环形浸润性梯度结构，凝结的水滴自发向圆心位置移动，并且通过中心大液滴实现透过。之后，空气中的水分继续在原有的位置凝结，从而实现了连续的集水过程，提高了集水效率。