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生物趣谈

仿蛛丝微纤维:“凭空取水”能力强

发布日期:2022/5/16 17:29:22      来源:      作者:
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      淡水资源的短缺已成为制约全球社会和经济发展的主要因素。据统计,海水资源占到了地球上所有水资源的96.54%,淡水资源仅占2.53%,而且只有0.36%的淡水资源能够被人类直接利用,如何获取更多的可利用淡水资源,是一个亟待解决的问题。

      近日,国际化学领域期刊《材料化学学报》A刊报道了西南交通大学孟涛教授团队的研究成果——利用具有中空连续通道的仿蜘蛛丝微纤维进行高效集水,团队通过在仿蛛丝微纤维内部构建中空结构,让纤维的集水性得到显著提升,研究发现,该仿生微纤维悬挂液滴体积是纺锤节体积的1663倍,集水能力数值远超出已有文献报道的数值。
      雨后的清晨或者潮湿的角落,人们常常可以发现蜘蛛网上悬挂着大量晶莹的液滴。研究发现,实际上,蜘蛛丝有强大的集水功能,而其集水能力归因于一种独特的纤维结构,该结构由周期性纺锤节和关节构成,其中纺锤节由随机杂乱的纳米纤维组成,关节则由排列整齐的纳米纤维组成。当从干燥条件转化为潮湿条件下时,蜘蛛丝的结构会产生变化出现纺锤节(可以储水)。当微小的水滴在蜘蛛丝上凝结后,将在驱动力作用下向纺锤节方向运动,实现集水。
      受天然蜘蛛丝启发,研究者们计划制备模仿蜘蛛丝结构的微纤维,从大气中收集淡水。但近年来的研究集中在通过调控纤维表面形貌来提升毛细作用力,这种方式对于纤维集水性能提升有限。因此,目前提高微纤维的集水能力仍然是一个持续的挑战。
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