光固化成型3D打印技术主要是在规定波段的紫外光照射下，使光敏树脂固化成型的一个过程。具体反应过程可分为以下三个阶段：

一、光固化成型反应阶段

1. 链引发阶段：光固化3D打印材料光敏树脂在规定波段的紫外光照射下产生了活性基团。
2. 链增长阶段：光敏树脂中的不饱和双键受活性基团影响产生聚合反应。
3. 链终止阶段：光敏树脂中的活性基团因为第二阶段的聚合反应，失去活性，直至光固化反应完成。

二、光固化成型3D打印技术的优势

光固化成型3D打印技术相较于其他两种3D打印技术，具有以下显著优势：

1. 固化成型速度更快。
2. 固化成型后力学性能更优异。
3. 打印成型后精度更高，器件更小型化。
4. 打印成型的器件无毒，无刺激性气味，可以满足家庭自制三维器件的打印需求，有着更广泛的应用市场。

三、仿生制备的背景与需求

涉及到的3D打印物件对于精确度与可控度有非常高的要求，所以选用光固化3D打印技术对蜘蛛网及沙漠甲虫背进行仿生制备。干旱地区淡水资源的紧缺使得仿生集水受到很大的关注，自然界中有些生物因为有着特殊的结构，使得它们有非常优异的捕集雾气能力，因此仿生蜘蛛丝与仿生沙漠甲虫背是两个重要的研究方向。

目前仿生蜘蛛丝的制备方法主要有静电纺丝法以及浸渍法，但是鲜有制备整张蜘蛛网结构的制备方法。同样，制备仿生甲虫背的主要方法为涂层法，利用亲/疏水区域集水，而从甲虫背的背部结构着手的仿生制备方法也非常少见。

3D打印技术可以满足以上两种仿生方向的不足。3D打印的优势在于，可以根据软件设计出来的结构1:1复制，可以设计出精细可控的蜘蛛网和甲虫背的背部结构。通过对蜘蛛丝上纺锤体以及甲虫背的背部结构的重新设计，最大化的提升集水效率。制备高效率的集水设备对于干旱地区淡水资源的紧缺问题的改善有重要意义。

仿生蜘蛛丝/甲虫背冷凝集水的理论分析

通过在模拟软件构建蜘蛛丝上纺锤体冷凝集水的热湿模型，设计十种不同的纺锤体，探究从形状、组合、周期以及连接丝的曲率变化对于蜘蛛丝集水效率的影响，有助于深入理解纺锤体集水的相关机理。通过模拟软件研究了结构形状和密度对蒸汽扩散量的影响，揭示了甲虫背背部脊梁凸起的截面形状对于集水性能的影响。通过理论模拟对后续的实验有一定的指导作用。

3D打印仿生蜘蛛网用于水收集的研究

利用3D打印的优势，设计了十种不同的蜘蛛丝上纺锤体的结构，系统解释了制备的3D打印仿生蜘蛛丝上水滴从凝结、汇聚、运输、滴落整个集水过程，深入理解了纺锤体的集水机理。在一定湿度环境内，探究了纺锤体的周期变化、纺锤体形状、相邻纺锤体连接丝的曲率变化以及不对称纺锤体形状对于蜘蛛网的集水性能的影响。并且研究了雾流方向与蜘蛛丝表面亲/疏水性因素对集水效果的影响。综合上述条件逐一筛选递进，寻找出最优的集水结构。

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