超疏水棉织物制备及其雾收集性能

为解决水资源短缺问题,以六水合硝酸钴、尿素、氟化铵为原料,通过水热法在棉织物上生长出碱式碳酸钴纳米棒,经硬脂酸表面处理后制备超疏水棉织物。采用XRD、FT-IR及SEM对该棉织物进行表征,研究棉织物种类、收集距离和雾流量等对超疏水棉织物雾收集性能的影响,同时考察了该织物的雾收集持久性和自清洁性能。实验结果显示,超疏水棉织物具有最佳的雾收集性能,可达1 006.85 mg/(cm^(2)·h);雾收集性能随收集距离减小和雾流量增大而增加,当收集距离和雾流量分别为3 cm和237 mL/h时,集雾效率高达1 514.65 mg/(cm^(2)·h)。此外,超疏水棉织物还具有良好的雾收集持久性和自清洁性能。

仿松针黄铜锥体表面自驱定向雾收集性能

从自然界获取灵感,模仿生物体表结构制备人工集水装置对缓解水资源短缺具有重要意义,具有广阔的应用前景。松针表面上具有自主从雾中收集液滴的特性,受此启发通过模仿松针表面的微/纳米结构,制备一种可以实现雾气定向收集且制备方法简单的功能表面。在经过微精细加工的黄铜锥体的表面上,利用纳秒激光器加工出放射状微米级沟槽和纳米级熔融结构,在锥体表面上实现微-纳米结构的复合。通过改变激光加工的功率,实现对雾气捕获效率的调控。结果表明,加工出的仿松针黄铜锥体表面上拉普拉斯压力呈主导作用,使得在圆锥尖端的液滴可以发生定向迁移。这种仿松针黄铜锥体结构可以在不使用任何表面化学修饰情况下,实现简易制备、无须借助外力的液滴定向收集,在雾水收集等方向具有良好的应用前景。

集中油雾收集处理系统在机械加工车间的应用

为改善某发动机工厂机械加工车间员工的作业环境,提高车间内空气质量,预防其对员工造成的职业伤害,通过对生产现场实际情况的合理布局与设备管道的安装,采用集中油雾收集处理系统对机械加工车间里的油雾进行净化与控制,有效地控制与减少了车间内的油雾浓度。实际应用效果检验表明:采用集中油雾收集处理系统对工作场所的空气进行收集、净化后,整个机械加工车间内的空气质量在满足NIOSH提出的金属加工切削液油雾浓度控制限值0.5 mg/m3的前提下,PM2.5浓度同比上年同期平均降低了13.3%,TSP浓度最高下降幅度达24%;特别地,实际经过改造的两个局部区域空气质量得到较大改善,其中TSP浓度降低30%以上,而PM2.5浓度在两个局部区域的平均降幅均超过60%。

水雾收集仿生超润湿表面的皮秒激光加工研究

雾收集被认为是解决欠发达地区水资源危机的一种有前景的方法。为了模仿和优化stenocara甲虫的天然水雾收集能力,通过皮秒激光直写技术在不锈钢上加工超疏水(疏水,超亲水)/亲水混合的图案。研究发现经过激光加工后,不锈钢的表面会从亲水变为超亲水。经过化学和热处理后,超亲水表面分别变为具有超低黏附性的超疏水表面和具有超高黏附性的超疏水(疏水)表面。本文系统地研究了原始表面(PS)、皮秒激光处理表面(LTS)、激光和化学处理表面(LCTS)、激光和热处理表面(LHTS)的水雾收集能力。发现与PS相比,所制备的表面可将水雾收集效率提高50%。这项工作为雾收集提供了一种快速而简单的方法,为开发用于现实世界的集水器提供了一个很好的选择。

水轮发电机主轴轴承油雾收集处理装置流场模拟与仿真

为了保证水轮发电机组的正常运行,需要在主轴轴承位置设置油池进行润滑.然而,油池长期处于高温环境中,导致润滑油挥发而产生油雾,从而造成设备老化、电子元器件失效、环境污染等一系列问题,需要及时对产生的油雾进行处理.针对该问题,目前已经从原理上设计出相应的油雾处理装置,但其性能还有待进一步验证.为此,本文以所设计的水电站水轮发电机轴承油雾收集处理装置为原型,构建其三维模型,并利用Fluent软件对油雾流场进行数值模拟和仿真,分析了主轴恒定转速下,油雾粘度、进出口结构对压力和流速的影响,论证了该装置的可行性,并为其结构优化提供了理论支持.

一种具有相反润湿性的双面神膜在雾水收集方面的应用

随着全球淡水危机的加剧,研究人员通过各种方法制备了可以从雾气中集水的膜。然而目前这种膜的处理方法存在着化学污染、材料昂贵等问题。本文基于飞秒激光微纳加工技术,制备了规则锥形微孔阵列复合膜,该复合膜不需要化学材料修饰,具有环境友好型的特点。与单一润湿性膜相比,在集雾效率方面提高了178%,这种复合膜或许可以为缓解全球水危机提供一种新的方法。

超疏水不锈钢网的制备及其雾水收集性能研究

通过在不锈钢网上包覆沸石涂层并用氟硅烷改性制备出稳固的超疏水网格,并考察其雾水收集性能。水热反应时间为24 h时,水滴在改性后的不锈钢网上的接触角最大为155°,达到超疏水效果,且对水滴的粘附力低。雾水收集实验结果表明,与未处理的不锈钢网相比,超疏水网格的收集速率最大提升93%。此外超疏水网格具有良好的稳定性,分别在1 mol/L HCl、1 mol/L Na OH和3.5%Na Cl溶液中浸泡48 h后,网格仍然表现出良好的疏水与雾水收集效果;在2 000目砂纸上经60个磨损循环后,接触角仍能达到145°,雾水收集性能优异。

仿生雾水收集材料:从基础研究到性能提升策略

由于水资源污染、淡水资源日益匮乏,水危机已经严重影响到人们的日常生活。从晨雾中捕获水气则可以缓解干旱地区的缺水问题。受纳米布沙漠甲虫、仙人掌、蜘蛛丝等动植物自发捕集雾水的启发,构建特殊润湿性的仿生雾水收集材料备受关注。详细总结了仿生雾水收集材料的最新研究进展,讨论了仿生集水材料的设计和制备方法,并从雾水收集的四大仿生策略出发,介绍了提升雾水收集效率的设计方案。在此基础上,分析了当前仿生雾水收集过程存在的问题,展望了此类材料未来的发展趋势和方向。

定向输水Janus织物基集水帆结构成形与表征

为解决部分地区淡水资源供应不足的问题,受自然界集水生物启发,研究了一款具有定向水运输功能的Janus集水帆,并对其结构与性能进行了表征;采用集雾装置对所制备的Janus织物进行集雾和相关性能稳定性测试,探讨了Janus织物制备参数中的具有疏水功能的氟碳化合物共聚物处理时间、高锰酸钾氧化时间、亲水整理液质量浓度和SiO2质量分数对集水效果的影响。结果表明:采用漂浮法所制备的Janus织物耐摩擦和耐水洗性能良好,具有单向导湿性,能够使采集到的雾滴加速从织物疏水侧向亲水侧转移,从而使暴露于雾源的疏水侧保持新鲜干燥,并收集到更多雾滴。当氟碳化合物共聚物处理时间为20 min,高锰酸钾氧化时间为2 h,聚醚改性硅油(亲水作用)质量浓度为80 g/L,亲水整理液中SiO2质量分数为0.8%时,Janus织物2 h内集水量最大,为1240 g/m^(2)。

油动单旋翼植保无人机雾滴飘移分布特性

为了研究油动单旋翼植保无人机在精准作业参数(速度、高度)条件下的雾滴飘移分布特性,该文建立了雾滴飘移收集测试平台,分别用雾滴飘移测试框架、等动量雾滴收集装置和培养皿收集3WQF80-10型油动单旋翼植保无人机在作业时空中及地面飘移的雾滴。将测试结果分别与侧风风速、飞行高度、飞行速度进行相关分析和回归分析,结果表明:在平均温度31.5℃、平均相对湿度34.1%的条件下,侧风风速为雾滴飘移的主要影响因素;侧风风速与等动量雾滴收集器和培养皿测得的雾滴飘移率呈正相关(相关系数r分别为0.97、0.93);而与雾滴飘移测试框架测得的雾滴飘移率无相关性;侧风风速为0.76~5.5 m/s时,90%飘移雾滴沉降在喷雾区域下风向水平距离9.3~14.5 m的范围内,因此在作业时要预留至少15 m以上缓冲区(安全区)以避免药液飘移产生的危害。研究结果可为低空低量植保无人机施药技术研究和建立植保无人机低空低量施药田间雾滴沉积与飘移测试标准提供参考。

中国科大研制出净化雾霾的智能窗口材料

近日,中国科学技术大学俞书宏领导的团队发展了一种浸染自组装的方法,以传统的商业尼龙网纱(聚酰胺)为基底,成功研制了超大面积的柔性透明智能窗口。研究论文近日发表在iScience上。在雾霾环境中,介于室外除霾和个人防护之间,室内空气净化是保证人们健康工作和生活的一项有效措施。

纳秒激光加工(超)疏水/(超)亲水铝膜的润湿性和雾水收集实验研究

用纳秒光纤激光加工结合表面活性剂调控的方式制备了(超)疏水/(超)亲水铝膜,研究了(超)疏水/(超)亲水铝膜表面的润湿性以及雾水收集实验。实验步骤如下:采用纳秒光纤激光钻孔技术加工微孔阵列于35μm厚的铝箔上;在底部铝膜表面喷涂Glaco涂层试剂两三次,Glaco试剂中的疏水二氧化硅颗粒黏附在其表面,以改变铝膜表面的润湿性;通过激光二次扫描获得(超)疏水/(超)亲水铝膜。保持通孔量一致,研究了不同孔径下(超)疏水/(超)亲水铝膜的润湿状态、液滴渗透情况以及最佳的雾水收集孔径。结果表明:通孔量一致时,孔径的不同影响(超)疏水/(超)亲水铝膜的润湿状态和水滴的渗透时间以及雾水收集的功能,(超)疏水/(超)亲水铝膜的最佳雾水收集孔径为108μm,其雾水收集量高达最低雾水收集量的31.3倍左右。

纺织集水材料的制备及研究进展

开发低成本、简单高效的集水材料是解决干旱欠发达地区淡水短缺问题的有效方法之一。现有的纺织类集水材料主要分为用于海水淡化的光热集水材料和雾水收集材料2种。根据材料的集水机理,重点阐述了集水材料通过聚合物改性、静电纺丝、织造技术、金属沉积等方法进行制备的过程,并分别总结了2类纺织材料的构建要素。指出纺织类集水材料目前存在的缺陷并对其未来的发展趋势进行展望。

高效集水仿生超浸润材料的研究进展

有效地收集空气中的雾气是缓解缺水危机的一种方法。近年来,可雾水收集的仿生超浸润材料受到了广泛的关注。通过进一步研究雾水收集过程中的液滴动态运输行为,为设计并构筑多功能仿生超浸润材料提供指导。本综述详细地总结了自然界典型的雾水收集现象,并对液滴在不同润湿性材料表面的动态运输行为进行了分类。从单一仿生到多重仿生出发,系统介绍了近年来仿生超浸润材料在雾水收集应用中的研究进展及雾水收集效果。最后,针对可高效雾水收集的仿生超浸润材料的研究发展进行了展望。

基于飞秒激光制备的雾水收集驼峰双面神膜

雾水收集是将气态雾转化为液态水的过程,具有重要的研究价值。控制雾滴的凝结效率是雾水收集的关键因素,主要与基底表面的边界层厚度和有效更新有关。受沙漠甲虫背部结构的启发,基于飞秒激光微纳加工和表面化学修饰在铝箔表面制备了一种具有驼峰结构的双面神膜,可极大提高雾滴的凝结效率。实验结果表明,相比平面双面神膜,驼峰双面神膜的雾水收集效率提高了80%,且能捕获水平方向的雾流,更适应恶劣的自然环境。

仿生蜘蛛丝微纳米复合材料的集水性能

水是自然界大多数生物生存的必要条件,而动植物界存在着诸多奇妙的浸润现象。仿生微纳米复合材料浸润性相关研究是近年来国内外发展迅速的前沿热点,涉及跨领域、交叉领域。本文对仿生工程领域拥有集水性能的类蜘蛛丝微纳米复合材料的研究进展进行了评述,简要分析了材料的微纳米复合结构及其控制浸润性/液滴行为的机制,总结了类蜘蛛丝微纳米复合材料及集成蜘蛛网的制备技术发展(包括提拉法、静电纺丝法、微流体技术、三维编织技术、3D打印技术等),展示了不同微纳米复合材料及相应集水性能。本文重点分析并对比了仿生蜘蛛丝微纳米复合材料的仿生结构设计、材料制备技术、集水性能等,并展望了拥有集水性能的微纳米复合材料在微流体芯片、天气预报、海水淡化、药物缓释、微反应器、能量储运与转换等多领域的进一步新兴、多功能化应用。