近年來，我國不斷加大對海洋資源的開發(fā)利用。在深海資源開發(fā)過程中，工作人員經常要遠離陸地到深海海域開展工作，如何保證他們工作期間的淡水供應是一個必須解決的關鍵問題。

揚州大學電氣與能源動力工程學院科研團隊利用兩年時間，研發(fā)了一款面向深海資源開發(fā)的仿蜘蛛絲捕霧集水纖維。依托這種材料開發(fā)的集水裝置，在無需電力的狀況下，經過一個晚上，就能獲得滿足一個成年工作人員次日生活的淡水需求量。不久前，該項目在第十三屆全國大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽中榮獲一等獎。

仿蜘蛛絲捕霧集水纖維淡水收集成效

“常用的海水淡化設備，如反滲透、閃蒸類淡化設備，體積大、重量重，且需要配套相應的電力供應設備為之提供電源。但是，深海開發(fā)工作人員很難隨身攜帶這些大型的制淡設備，而僅靠隨身攜帶的淡水，又難以維持長時間的生活供應。”團隊指導老師、揚大副教授劉向東介紹道，“我們想研發(fā)一種便攜、綠色、無能耗的海上制淡裝置，為他們登島工作提供可靠的生活用淡水供應?！?/p>

科學家們發(fā)現(xiàn)，蜘蛛絲是一種無能耗、可持續(xù)的環(huán)境友好型天然捕霧集水材料。目前，通過模仿蜘蛛絲結構和表明潤濕特性，制得具有高效捕霧集水性能的人工集水纖維，已成為深海制淡研究領域廣泛關注的前沿熱點。

“現(xiàn)有仿蜘蛛絲結構人工集水纖維的制備方法眾多，包括電紡絲法、溶液涂覆法等，但仍存在著工藝復雜、可重復性差、集水效率欠佳等問題?！眻F隊研發(fā)人員芮遷宸介紹道，為了克服這種難題，團隊歷時兩年，通過微流控紡絲技術，引入互溶性高強度纖維流體，成功實現(xiàn)了仿蜘蛛絲集水纖維紡錘結構，這是一種全新的人工集水纖維。

“這個纖維的集水原理主要有兩個方面，一是由纖維表面上粗糙度的差異引起的表面能梯度，二是紡錘結構的幾何形貌引起的壓力差。”芮遷宸介紹道，依托這種材料，團隊制作了一個海上淡水“收集器”。這種裝置像是一個普通的水杯外設置了特殊的“天線”。裝置的核心就是這種8根仿蜘蛛絲纖維布置成一簇網狀結構，它們能夠在海洋等高濕度環(huán)境下會自動捕集空氣中的淡水。

實驗測定，該裝置的集水效率能達到200毫升/小時，如果是從傍晚開始集水，到第二天早晨，期間大概有10小時的工作時間，算下來可以獲得2升的淡水量，基本滿足一個成年工作人員次日生活的淡水需求量。

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