资源描述：
《类蜘蛛丝表面特殊微纳米结构的构筑及其集水性能的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、中国类蜘蛛丝表面特殊微纳米结构的构筑及其集水性能的研究#汪思杰1，冯诗乐1，侯永平1，郑咏梅1，江雷1,2**5101520253035（1.北京航空航天大学化学与环境学院；2.中国科学院化学研究所）摘要：全球范围内严峻的淡水匮乏不仅严重制约了社会和经济的发展，而且也对人类的生存提出了前所未有的挑战。蜘蛛丝独特的集水方式提供了一个特殊环境下的高效水收集的模型，有望为解决水资源匮乏问题的提供新途径。本文首先概述了自然蜘蛛丝表面结构及其集水机理。随后介绍了有关蜘蛛丝仿生制备方面的研究，主要包括类蜘蛛丝仿生纤维制备方法，仿生纤维挂
2、水能力及其调控，仿生纤维微液滴驱动可控及智能响应性。最后展望了具有类蜘蛛丝纺锤节特殊浸润性表面的研究方向和应用。关键词：类蜘蛛丝；构筑；集水性能中图分类号：O647Studyofthefabricationandwatercollectionbehaviorofartificialspidersilkswangsijie1,fengshile1,houyongping1,zhengyongmei1,jianglei1,2(1.SchoolofChemistryandEnvironment,BeihangUniversity;2.
3、InstituteofChemistry,ChineseAcademyofSciences)Abstract:Theshortageofwaterresourcehasinhibitedthedevelopmentofsocietyandeconomyandalsothreatenedthesurvivalofhumanbeing.Thespecialwatercollectionmodeofspidersilkmaybeanewwaytosolvetheproblem.Inthispaper,firstly,weillustr
4、atethewatercollectionmechanismofspidersilk.Andthenpresentthedevelopmentofbio-inspiredfiber,includingthefabricationmethod,thehangingability,themovementoftinydropletandintelligentresponse.Atlast,weprospectthedevelopmentdirectionandapplicationareaofartificialspidersilk.
5、Keywords:artificialspidersilk;fabrication;watercollectionability0引言自然界的生物体经过亿万年的进化后，在很多方面都展示出几乎完美的优异性能。效法自然一直以来是科学家和工程师们获得灵感的重要途径（如：渔网、原始家居、飞机等）。浸润是指液体与固体发生接触时，液体附着在固体表面或渗透到固体内部的现象，它在自然界中动植物的生命活动发挥着非常重要的作用[1,2]。很多生物体在适应环境的过程中，进化出了各种各样具有特殊浸润性的功能表面，如自然界中某些植物叶子[3]及昆虫翅膀表
6、面的自清洁性[4-6]，鲨鱼皮肤表面排列有序的微小鳞状突起减阻效应，水黾能够在水上行走[7,8]，壁虎等能牢牢吸附于平滑的墙壁、玻璃[9,10]，沙漠甲壳虫背部集水功能等[11]。这些特殊的表面浸润行为都与它们表面的特殊微观结构密切相关，向自然学习是新型功能材料快速发展的永恒推动力。基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金：20111102120049作者简介：汪思杰（1989-），女，硕士研究生，主要研究方向：纤维表面浸润性通信联系人：侯永平（1980），男，讲师，硕士生导师，主要从事纤维特殊表面浸润性的构筑及其性能研究.E-
7、mail:houyongping09@buaa.edu.cn-1-中国40图1集水的蜘蛛网（百度图库）Fig.1Spidersilkwithwaterdroplet在多雾的早晨，我们常常会惊叹地发现悬挂着一串串晶莹水珠的蜘蛛网（图1），经历4550556065了上亿年自然界选择淘汰并存在下来的蜘蛛获得了在极度缺水环境中生存的本领，能够在温差湿度变换的环境中收集雾滴，获得水源，提供生命的需要。蜘蛛丝独特的集水方式为我们提供了一个特殊环境下的高效水收集的模型，构筑仿生表面，驱动凝结小液滴方向性汇聚，达到高效地收集湿度环境中的水分
8、，有望成为解决水资源匮乏问题的新途径。近几年，有关仿蜘蛛丝结构方面的研究吸引了材料科学家极大的研究兴趣，本文就有关仿蜘蛛丝集水方面的研究进行一个简单的综述。1蜘蛛丝表面结构和集水机理郑咏梅等[12]发现，干燥蜘蛛丝中，两根主丝被周期性分布的膨胀体所覆盖，周期为8
