3D打印技術(shù)通過對蜘蛛絲上紡錘體和甲蟲背部凸起結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)優(yōu)化，并開展表面改性等一系列深入研究，為解決干旱地區(qū)淡水資源缺乏問題提供了制備簡單、成本低廉且收集效率更高的捕集霧氣裝置。然而，距離實(shí)際工程應(yīng)用仍存在一些不足，需進(jìn)一步完善相關(guān)工作，具體如下：

仿生蜘蛛網(wǎng)的機(jī)械強(qiáng)度問題

我們采用光明樹脂作為原料，通過3D打印技術(shù)對蜘蛛網(wǎng)進(jìn)行仿生制備。得益于3D打印技術(shù)對紡錘體形狀的靈活把控，我們能夠設(shè)計(jì)出多樣化的紡錘體結(jié)構(gòu)。但蜘蛛絲上的紡錘體尺寸過于微小，這導(dǎo)致蜘蛛網(wǎng)整體的機(jī)械強(qiáng)度不高，表現(xiàn)為易脆且不耐彎折。

在實(shí)際工程應(yīng)用中，若要生產(chǎn)大面積的仿生蜘蛛網(wǎng)用于捕集霧氣水收集，機(jī)械強(qiáng)度不足將成為一個(gè)嚴(yán)重問題。因此，我們需要進(jìn)一步探究提高仿生蜘蛛網(wǎng)機(jī)械強(qiáng)度的方法。例如，可在光明樹脂中添加一些能夠增強(qiáng)機(jī)械性能的物質(zhì)，以此提升仿生蜘蛛網(wǎng)整體的機(jī)械強(qiáng)度，這對于實(shí)際工程應(yīng)用具有重要意義。

集水結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)的改性不足

在對仿生蜘蛛網(wǎng)以及仿生甲蟲背進(jìn)行表面改性時(shí)，我們目前僅進(jìn)行了全親水或全疏水的處理。然而，研究表明，親/疏水區(qū)域的組合更有利于集水。這是因?yàn)榧^程分為凝聚和運(yùn)輸兩部分，這兩部分對結(jié)構(gòu)的表面性能有著不同的要求。結(jié)構(gòu)上親/疏水區(qū)域的合理組合，能夠使水滴的凝聚和運(yùn)輸變得更加高效。

受實(shí)驗(yàn)設(shè)備和時(shí)間的限制，我們在這一方面的研究尚存在不足。對于親/疏水區(qū)域組合的深入研究，可以進(jìn)一步提升仿生蜘蛛絲以及仿生甲蟲背的集水性能，為仿生集水的實(shí)際應(yīng)用提供更優(yōu)異的捕霧結(jié)構(gòu)與裝置。因此，后續(xù)需要在這方面開展更深層次的研究。

PVA水凝膠甲蟲背的耐候性問題

我們通過復(fù)制甲蟲背模板來制備PVA水凝膠甲蟲背，以提高甲蟲背的親水性，進(jìn)而提升其集水效率。結(jié)果顯示，集水效率確實(shí)得到了大幅提升。但在干旱地區(qū)惡劣的環(huán)境中實(shí)際應(yīng)用時(shí)，固化的水凝膠在耐候性上存在明顯不足。長時(shí)間的暴曬可能導(dǎo)致固化的水凝膠萎縮和皸裂，這對實(shí)際工程應(yīng)用帶來了巨大挑戰(zhàn)。

我們需要在保證集水性能的同時(shí)，對PVA水凝膠甲蟲背在惡劣環(huán)境下的耐受性進(jìn)行下一步研究。探索如何提高水凝膠的耐候性，使其能夠在干旱地區(qū)的惡劣環(huán)境中長期穩(wěn)定工作，是推動仿生集水技術(shù)實(shí)際工程應(yīng)用的關(guān)鍵。

3D打印仿生集水結(jié)構(gòu)研究取得了一定進(jìn)展，但在仿生蜘蛛網(wǎng)機(jī)械強(qiáng)度、集水結(jié)構(gòu)表面改性以及PVA水凝膠甲蟲背耐候性等方面仍存在不足。未來，我們需要針對這些問題開展深入研究，為仿生集水技術(shù)的實(shí)際工程應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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