可在空气中收集水的“人造仙人掌刺”

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无纺布厂15838056980地球上的最后一滴水，就是人类的眼泪--这句辛酸的话，既道出了人类对于水资源的渴望，又隐含了对于水资源不合理利用与开发的事实。在水资源日益紧张的今天，如何高效地获取淡水，则成为了一项重要的课题。而空气中的水分，看似虚无缥缈，实则储量可观。最近，北京航空航天大学郭林研究组发明了一种人造仙人掌刺，能够模仿真正仙人掌，有效收集空气中的水分。(在该研究中，研究者将很多人造仙人掌刺插在海绵球上，随后将其置于雾气环境下，15分钟后，量筒显示已经收集了1.3毫升水。)他们从仙人掌刺上学到了什么？事实上，人们已经清楚仙人掌刺的水收集能力与其表面的多级沟槽结构有关。这个结构使水珠在拉普拉斯压力与润湿性梯度的作用下从刺的尖部运动到刺的底部。不过，以往的研究把精力都投入到了具有润湿无纺布厂15838056980性梯度上的表面上。郭林课题组则另辟蹊径，他们认为，重塑仙人掌刺的微观形貌也应该有效果。(水滴在具有沟槽结构的仙人掌刺表现运动与迁移机理示意图。多级沟槽结构使得固液气三相接触线被多重细分，造成水珠的整体拉普拉斯力显著增加)如何仿制出仙人掌刺？他们使用了一根细细的绣花银针作为原始的基底，用静电仿丝技术技术将聚合物纤维"缠绕"其上。（人造仙人掌刺的制作过程机理。在高压电下，聚酰胺酸-聚苯乙烯复合物溶液以纤维形式喷涂到对面电极板，在喷涂路径中以一定角度置入一只旋转的银针。以此获得纤维在针表面的螺旋缠绕，随后将体系热处理进行酰亚胺化，聚酰胺酸受热变为聚酰亚胺，而聚苯乙烯作为牺牲模板被除去，同时获得沟槽结构。）那么，这样的技术可行吗？他们用电镜逐级放大观察了他们的人造仙人掌刺。从中可以清晰地观察到螺旋分布的纤维与沟槽结构。（图a: 原始的银针。图b: 人造仙人掌刺，小插图内为真正的仙人掌刺。cdef图分别为b图的逐级放大图。）随后，他们将其置于雾气环境下，在短短的几秒内，水滴便可以在针尖处富集并向针底迁移。（在包括逆重力的多种角度下，水滴均可以从尖部运动到底部。）该课题组的这项发明，让人们在面临淡水危机的时刻，至少又有了一种选择。参考文献：Bai, F.; Wu, J.; Gong, G.; Guo, L., Biomimetic “Cactus Spine” with Hierarchical Groove Structure for Efficient Fog Collection. Advanced Science, 2015, DOI: 10.1002/advs.

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