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郭志光团队构建模块化树枝状雾收集装置实现协同捕获与传输

发布时间:2024-12-31      来源:材料科学与工程学院      阅读次数:

近日,湖北大学材料科学与工程学院仿生摩擦课题组郭志光教授课题组在国际期刊《Nano Today》发表了题为《Modular arborized fog harvesting device with coordinated mechanism of capture and transport》的研究成果,2022级硕士研究生章华洋为第一作者,谢尚珍博士和郭志光教授为通讯作者。

在应对全球水资源日益严峻的短缺挑战中,雾收集技术已成为一种有效的缓解策略。随着工业化的快速发展和人口的不断增长,对于高效、可拆卸和便于组装的雾收集系统的需求愈发迫切,同时对液滴捕获与传输机制的优化提出了更高的要求。本研究开发了一种新型的模块化仿生三维树状雾收集系统(3D-TSFHS),该系统受猪笼草的启发制备的超滑移叶片(SSL)实现了液滴的高效快速传输。本研究进一步借鉴了仙人掌、蜘蛛丝、沙漠甲虫、蜥蜴以及樟树叶等多种生物的独特润湿性和结构特性,成功制备了具有亲疏水相间图案的铝锥结构,显著提升了液滴捕获效率。这种设计有效增强了整体的捕获与传输机制效能。使得嵌入式超滑移叶片铝锥雾收集器大幅提高了雾收集效率,并展现出卓越的耐久性。将这种高效的雾收集器组装成三维树状结构系统(E-SLAC-FH),实现了0.462 g∙cm-2∙min-1的高效率。该系统的可拆卸和组装特性,结合其优异的耐久性,使其在实际应用中具有巨大的潜力,为解决水资源短缺问题提供了科学依据和技术支持。

本文通讯作者之一,谢尚珍副研究员,2021年博士毕业于香港城市大学,2023年在香港城市大学博士后工作结束后加入湖北大学郭志光教授团队,主要研究方向为仿生表界面用于大气水收集、油水分离和新能源器件被动式热管理,目前已在Advanced Functional Materials、Droplet、Chemical Engineering Journal、ACS Applied Materials & Interfaces,和Small等国际知名期刊发表论文20余篇,现为湖北省楚天学者和百人计划入选者,主持国家青年基金一项。

本文通讯作者之一,郭志光教授近年来通过调控材料表面润湿性在油水分离、防冰除冰、水雾收集、气泡操控等领域进行了性能和机理方面研究,取得了系列进展。现任Bio-design and Manufacturing, Journal of Bionic Engineering和Friction杂志副主编,兼任Chem. Lett.、Biosurface and Biotribology、Advanced Bionics、摩擦学学报、中国表面工程等杂志编委,主持承担国家自然科学重点基金项目、优秀青年科学基金项目和面上项目等。在Chem. Soc. Rev., JACS, Adv. Mater.和摩擦学学报等国内外刊物发表学术论文560余篇,SCI引用2万4千多次,H因子79。出版中英文专著3部。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.nantod.2024.102557

(审稿:陈亮)