原標(biāo)題：用仿蜘蛛絲纖維制成“吸水海綿”，獲得全國(guó) 大學(xué)生科技競(jìng)賽大獎(jiǎng)——
揚(yáng)大學(xué)生團(tuán)隊(duì)研發(fā) 海上淡水“收集器”
可隨身攜帶，一小時(shí)能收集200毫升淡水
記者從揚(yáng)州大學(xué)了解到，在近日舉行的第十三屆全國(guó)大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競(jìng)賽中，該校大學(xué)生項(xiàng)目《面向深海資源開發(fā)的仿蜘蛛絲捕霧集水纖維》獲得一等獎(jiǎng)。據(jù)介紹，該項(xiàng)目研發(fā)出的新型纖維，可在高濕度的環(huán)境下吸收淡水，為深海資源開發(fā)中便攜、綠色、無能耗的淡水供應(yīng)問題提供了解決思路。
歷時(shí)兩年
揚(yáng)大學(xué)生研發(fā)新型“吸水海綿”
海洋資源是國(guó)家重要的戰(zhàn)略性資源。近年來，我國(guó)不斷加大對(duì)海洋資源開發(fā)利用的力度。在深海資源開發(fā)過程中，工作人員經(jīng)常要遠(yuǎn)離陸地開展工作，如何保證他們工作期間的淡水供應(yīng)是一個(gè)必須解決的關(guān)鍵問題。
常用的海水淡化設(shè)備，體積大、重量重，且需要配套相應(yīng)的電力供應(yīng)設(shè)備為之提供電源。但深海開發(fā)工作人員很難隨身攜帶這些大型的制淡設(shè)備，而僅靠隨身攜帶的淡水，又難以維持長(zhǎng)時(shí)間的生活供應(yīng)。
“我們想為這些工作人員開發(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淡水供應(yīng)。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、大三學(xué)生芮遷宸介紹，科學(xué)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。通過模仿蜘蛛絲結(jié)構(gòu)和表明潤(rùn)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(lǐng)域廣泛關(guān)注的前沿?zé)狳c(diǎn)。“現(xiàn)有仿蜘蛛絲結(jié)構(gòu)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(fù)雜、可重復(fù)性差、集水效率欠佳等問題。”
為此，團(tuán)隊(duì)將“仿蜘蛛絲纖維”作為研究方向，歷經(jīng)近兩年的攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)基于微流控紡絲技術(shù)，引入互溶性高強(qiáng)度纖維流體，成功實(shí)現(xiàn)了仿蜘蛛絲集水纖維紡錘結(jié)構(gòu)的一步成型。同時(shí)，該纖維可通過紡錘表面粗糙度獲得梯度潤(rùn)濕性，并與自身曲率梯度耦合作用，實(shí)現(xiàn)雙效快速定向集水，具有多種濕度條件下的高效集水性能。
“這個(gè)纖維的集水原理主要有兩個(gè)，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(jié)構(gòu)的幾何形貌引起的壓力差。”芮遷宸解釋說，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的仿蜘蛛絲纖維就像是一塊海綿，既可以快速吸水，又能夠自動(dòng)將水排出。
方便高效
可隨身攜帶，一小時(shí)吸收200毫升淡水
昨天，記者見到了這種海上淡水收集裝置。從外觀來看并不復(fù)雜，就像是一個(gè)普通的水杯加裝了特殊的“天線”。
“這可不是普通的‘天線’，而是由8根仿蜘蛛絲纖維布置成簇網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的集水裝置，放在高濕度的環(huán)境下，這‘天線’就會(huì)像海綿一樣，自動(dòng)吸收淡水并排到水杯中。”芮遷宸介紹，該裝置的集水效率能達(dá)到200毫升每小時(shí)，10小時(shí)的工作時(shí)間可以獲得2L的淡水量，基本滿足一名成年工作人員一天的淡水需求量。“該裝置還可以折疊收納，隨身攜帶，操作很簡(jiǎn)單，方便實(shí)用。”
“這次比賽是一次重要的人生歷練，讓我學(xué)會(huì)在實(shí)踐中探索與檢驗(yàn)真知。我深深認(rèn)識(shí)到，持之以恒、堅(jiān)持到底的心態(tài)與努力是成功必不可少的條件。”芮遷宸介紹，該裝置已經(jīng)成功申請(qǐng)了國(guó)家發(fā)明專利，取得了階段性成果，但在實(shí)踐中團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)纖維結(jié)構(gòu)與表面性潤(rùn)濕設(shè)計(jì)對(duì)于其性能的強(qiáng)化效果仍有進(jìn)一步優(yōu)化空間，未來團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)深入開展研究。 (通訊員 戴君 彭志全 記者 喬云)
