[发明专利]一种硫化物纳米片超疏水超亲水材料水分收集装置及其制作方法

说明书

本发明公开了一种硫化物纳米片超疏水超亲水材料水分收集装置及其制作方法。本。制备的硫化物纳米片超疏水超亲水水分收集装置具有亲疏相间仿生结构，具有类似初生动物学习模仿周围环境的特性和能力的印刻效应；将该装置置于一定湿度的大气环境中，利用亲水部分使得水蒸气快速凝结，利用疏水部分实现水滴快速流走，达到集水的目的。该装置还可以应用在农业灌溉和海水淡化领域。

技术领域

本发明涉及超疏水超亲水材料领域，尤其是涉及一种硫化物纳米片超疏水超亲水材料水分收集装置及其制作方法。

背景技术

印刻效应属于辨认事物以及与事物间保持一定逻辑关系的一种能力。印刻效应最为人所熟知的形式是指幼小的动物，特别是那些孵出后立即离巢的鸟类，从它们的身边成年动物身上获得类似的行为特征。通过印刻能力，新生动物可以从一些即便不是它们父母的刺激物中学习到必要的技能，这些技能可以帮助它们适应于生存环境。例如，小鸭子跟着犬类学习游泳；刚被母鸡孵出的鹅会把母鸡当作它们的学习对象；狼的幼崽在与犬类接触后开始吠叫等等。因此，新生的动物可以被说是向目标事物产生印刻，这便是动物界中著名的印刻效应。

此外，地球上多数地区是缺水地区，而大气中却以水蒸气的形式储存着大量的水分，自然界中的许多动植物利用超亲水和超疏水相间的结构，具备了从大气中收集水分的特性，比较著名的例子是生活在沙漠中的一种甲壳虫，它的壳上有一些亲水性的突起和疏水性的凹陷部位。利用亲水性的突起使得大气中的水蒸气在其上液化，形成水滴，然后通过疏水区域将水滴传输到腿上后喝掉。

对于一些与生俱来就拥有适当亲和性的材料，它们与外界接触时，倾向于吸引捕获具有相近极性的分子，另一方面，它们对于特定的溶液也有分散偏好。那么，从这个角度来看，印刻能力是可以被这一类材料所拥有，因为它们可以通过相互吸引来融合吸收不同材料的特性，即无机材料也具备类似的印刻效应。更重要的是，印刻效应对于丰富单一材料的功能具有重大意义。

发明内容

为了解决上述现有技术的缺陷，本发明的首要目的是提供一种硫化物纳米片超疏水超亲水材料水分收集装置，该水分收集装置具有印刻效应，具有超疏水和超亲水相间的结构，超亲水区域可以收集水分，超疏水区域将收集的水分传输，可以实现水分的收集。

本发明的第二目的是提供一种硫化物纳米片超疏水超亲水材料水分收集装置的制备方法。

本发明的首要目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种硫化物纳米片超疏水超亲水材料水分收集装置，包括玻璃基底和硫化物纳米片，所述硫化物纳米片包括薄片的基面以及薄片的边缘位置。

优选地，所述薄片的基面覆盖疏水层，所述薄片的边缘位置覆盖亲水层；或所述薄片的基面覆盖亲水层，所述薄片的边缘位置覆盖疏水层。

本发明的第二目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种硫化物纳米片超疏水超亲水材料水分收集装置的制备方法，包括如下步骤：

(1)在基底上制作一层硫化物纳米片，得硫化物纳米片/基底装置；

(2)将步骤(1)中硫化物纳米片/基底装置上覆盖具有均匀孔洞的掩模，得掩膜/硫化物纳米片/基底装置；

(3)将掩膜/硫化物纳米片/基底装置浸入亲水溶液，再去掉掩模，浸入疏水溶液；或将掩膜/硫化物纳米片/基底装置浸入疏水溶液，再去掉掩模，浸入亲水溶液；得硫化物纳米片超疏水超亲水材料水分收集装置。

优选地，所述步骤(1)中硫化物为硫化亚铜、硫化钼或硫化钨中的任一种。