我们采用光明树脂作为原料,通过3D打印技术对蜘蛛网进行仿生制备。得益于3D打印技术对纺锤体形状的灵活把控,我们能够设计出多样化的纺锤体结构。但蜘蛛丝上的纺锤体尺寸过于微小,这导致蜘蛛网整体的机械强度不高,表现为易脆且不耐弯折。
在实际工程应用中,若要生产大面积的仿生蜘蛛网用于捕集雾气水收集,机械强度不足将成为一个严重问题。因此,我们需要进一步探究提高仿生蜘蛛网机械强度的方法。例如,可在光明树脂中添加一些能够增强机械性能的物质,以此提升仿生蜘蛛网整体的机械强度,这对于实际工程应用具有重要意义。

在对仿生蜘蛛网以及仿生甲虫背进行表面改性时,我们目前仅进行了全亲水或全疏水的处理。然而,研究表明,亲/疏水区域的组合更有利于集水。这是因为集水过程分为凝聚和运输两部分,这两部分对结构的表面性能有着不同的要求。结构上亲/疏水区域的合理组合,能够使水滴的凝聚和运输变得更加高效。
受实验设备和时间的限制,我们在这一方面的研究尚存在不足。对于亲/疏水区域组合的深入研究,可以进一步提升仿生蜘蛛丝以及仿生甲虫背的集水性能,为仿生集水的实际应用提供更优异的捕雾结构与装置。因此,后续需要在这方面开展更深层次的研究。

我们通过复制甲虫背模板来制备PVA水凝胶甲虫背,以提高甲虫背的亲水性,进而提升其集水效率。结果显示,集水效率确实得到了大幅提升。但在干旱地区恶劣的环境中实际应用时,固化的水凝胶在耐候性上存在明显不足。长时间的暴晒可能导致固化的水凝胶萎缩和皲裂,这对实际工程应用带来了巨大挑战。
我们需要在保证集水性能的同时,对PVA水凝胶甲虫背在恶劣环境下的耐受性进行下一步研究。探索如何提高水凝胶的耐候性,使其能够在干旱地区的恶劣环境中长期稳定工作,是推动仿生集水技术实际工程应用的关键。
3D打印仿生集水结构研究取得了一定进展,但在仿生蜘蛛网机械强度、集水结构表面改性以及PVA水凝胶甲虫背耐候性等方面仍存在不足。未来,我们需要针对这些问题开展深入研究,为仿生集水技术的实际工程应用奠定坚实基础。
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