《ACS Applied Materials & Interfaces》刊发我院团队文章

作者:林建斌 编辑:吴仰天       发布于:2019-01-04 11:09:46       浏览次数:

近日,期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》以封面文章形式刊发了我院数字制造装备与技术国家重点实验室史铁林、廖广兰、汤自荣教授研究团队关于仿生水汽冷凝收集微纳结构的研究论文“Leaf Vein-Inspired Hierarchical Wedge-Shaped Tracks on Flexible Substrate for Enhanced Directional Water Collection(柔性基底上受叶脉启发的分层楔形流道用于加强方向性水收集)”,我院2016级博士生林建斌与博士后谭先华为论文的共同第一作者,廖广兰教授为通讯作者。

 

众所周知,干旱地区尤其是沙漠地区降水量极其稀少,但雾汽中的水资源却非常丰富。如果将高效的水汽冷凝技术用于饮用水收集,则有望缓解干旱地区的缺水问题,也可用于军事目的,提高野外生存能力。与此同时,能源问题正成为世界各国急需解决的首要问题。如果将高效冷凝技术应用于高温废气中水汽冷凝散热并将热量回收,则可大幅度提高燃气利用效率、有效减少废气排放和能耗。因此,水汽冷凝技术对于干旱地区收集水和能源高效换热具有重要意义。而生物经过亿万年自然选择,进化出具有非常优异水汽冷凝特性的微纳复合结构,能从潮湿空气或雾气中冷凝收集水滴,具有非常优异的水汽冷凝特性,从而为水汽冷凝技术的研究与应用提供了新思路。数字制造装备与技术国家重点实验室史铁林、廖广兰、汤自荣教授研究团队前期在仿生水汽冷凝收集、光解水制氢等领域开展了一系列研究工作,提出了一种仿叶脉多级楔形微纳复合结构,实现了高效水汽冷凝定向收集。该团队充分借鉴了自然界叶脉的多级分形结构特性,提出了四级楔形流道用于高效水汽冷凝定向收集,采用微尺度加工和纳尺度生长相结合,提升了效率1150%。该团队在刚性基底基础上进一步探索,成功实现了与叶脉类似的基于PET柔性基底的水汽冷凝结构,得到了大面积(100cm2)柔性水汽冷凝收集结构。该柔性结构在弯折半径3 mm条件下经受了10万次弯折测试,效率仍旧保持90%以上。该项研究工作为定向水运输、微流控、水汽冷凝收集等应用提供了新思路。

该项研究工作得到国家自然科学基金(5167520951675210)等项目的支持。我院朱岩工程师在表征方面给予了很大帮助。


期刊封面文章链接:https://pubs.acs.org/toc/aamick/10/51

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.8b13012