(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210765273.X (22)申请日 2022.07.01 (71)申请人 西安交通大 学 地址 710049 陕西省西安市碑林区咸宁西 路28号 (72)发明人 王文君　陈玉虎　胡磊　梅雪松　 孙小云　周梦　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 专利代理师 贺建斌 (51)Int.Cl. E03B 3/28(2006.01) E03B 7/07(2006.01) B23K 26/352(2014.01) B23K 26/082(2014.01)B23K 26/70(2014.01) (54)发明名称 一种可程序化操控的水雾净化收集与运输 的方法 (57)摘要 一种可程序化操控的水雾净化收集与运输 的方法， 先进行实验预处理， 再进行非对称水雾 收集分级功能结构构建， 然后进行非对称超疏 水/疏水浸润梯度构建， 再进行亲水/超 亲水水雾 净化与运输功能结构构建， 最后将实现上述功能 结构制造的仿生表面 以拼接的方式按照不同的 运输轨迹、 不同距离进行交错型排布与规划， 并 置于阳光充足的环境气氛下实现可程序化操控 的水雾净化收集与高速长距离运输； 本发明在通 过飞秒激光织构化技术实现功能结构的可程序 化仿生设计与制造的同时， 材料基底表面浸润性 调控实现从大气环境中进行水雾净化收集与可 程序化高效运输与存储， 对解决水资源的污水净 化、 淡水资源短缺以及水资源的低成本循环利用 等技术问题有着显著的优势。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114934562 A 2022.08.23 CN 114934562 A 1.一种可程序化操控的水雾净化收集与运输的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一， 实验预处 理； 步骤二， 非对称水雾收集分级功能结构 构建； 步骤三， 非对称超疏 水/疏水浸润梯度构建； 步骤四， 亲 水/超亲水水雾净化与运输功能结构 构建； 步骤五， 将实现上述功能结构制造的仿生表面以拼接的方式按照不同的运输轨迹、 不 同距离进 行交错型排布与规划， 并置于阳光充足的环境气氛下实现可程序化操控的水雾净 化收集与高速 长距离运输 。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所需的实验预处 理， 包括以下步骤： 1)依据仿生结构设计与制造原则， 以典型水资源收集与存储的生物 组织结构为原型结 合理论分析进行结构设计， 典型水资源收集与存储的生物组织结构包括甲壳虫背部的亲 水/疏水图案化表面结构以及仙人掌呈现出几何梯度的针 状阵列结构； 2)根据实际功能应用和技 术工况需求选择 所需的材 料基底； 3)对材料基底进行 抛光处理使得表面呈现光滑纹 理； 4)依次使用丙酮、 无水乙醇、 去离子水进行超声波浴15min， 同时利用氮气进行干燥处 理。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述的非对称水雾收集分级功能结构构 建， 包括以下步骤： 1)依据工况加工制造需求进行飞秒激光微纳制造系统 的初步调整， 包括光路传输系统 的准直与校正、 相关加工制造 激光参量的调整与设计； 2)通过飞秒激光微纳制造系统的集成控制交互界面进行非对称分级功能结构加工路 径轨迹设计与规划； 3)再次进行飞秒激光微纳制造系统相应运动控制端加工位姿、 焦平面位置以及综合调 制工艺参数的调整； 随之输出激光并通过振镜进 行所设计加工轨迹路径的非对称水雾收集 分级功能结构制造， 此时所获得的非对称水雾收集分级功能结构区呈现亲水/超 亲水/疏水 状态； 4)对实现非对称水雾收集分级功能结构制造的材料基底进行去离子水超声波浴 15min， 并用氮气进行干燥处 理。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述的非对称超疏水/疏水浸润梯度构建， 包括以下步骤： 将完成非对称水雾收集分级功能结构构筑的材料基底表面置于恒温干燥箱 中， 施以温度为150℃～200℃、 时效处理 时间为3h～6h的温控时效处理工艺， 使非对称水雾 收集分级功能结构转变为呈现梯度浸润特性的超疏水极端浸润性表面， 以用于自然环境中 水雾收集功能的需求实现， 使其自驱动地实现水雾收集至水雾净化与运输功能结构区域。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述的亲水/超亲水水雾净化与运输功能 结构构建， 包括以下步骤： 1)通过飞秒激光微纳制造系统 的集成控制软件调整加工位姿至最佳加工位置， 同时完 成相关激光 参量包括激光平均功率、 激光扫描速度和激光扫描次数的调整； 2)进行亲水/超亲水水雾净化与运输功能结构加工路径轨 迹的设计与规划； 3)以集成控制系统操作飞秒激光器输出激光并由振镜进行所设计亲水/超亲水水雾净权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114934562 A 2化与运输功能结构加工轨迹路径的高速扫描， 具体地， 沿垂直于非对称水雾 收集分级功 能 结构对称图案轮廓点连线方向进 行逐行扫描以获得实现亲水/超亲水水雾净化与运输的芯 吸平行微槽结构； 所获得的芯吸平行微槽结构也因其表面的纳米级沉积颗粒构成的微纳 多 级复合结构而具有良好的光吸 收性能； 4)对完成亲水/超亲水水雾净化与运输功能结构构筑的材料基底表面进行去离子水超 声波浴15mi n， 并用氮气进行干燥。 6.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述的以典型水资源收集与存储的生物 组 织结构为原型 结合理论分析为结合多相流耦合作用的有限元仿真 分析与数理模型建立。 7.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述的材料基底为铝及其合金、 钛及其合 金、 硅的半导体材 料。 8.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述的非对称水雾收集分级功能结构包括 依次由单体差异结构、 单体结构、 黏连结构以及互连拓扑结构构成的 “凸包”类复合梯度功 能结构， 以及其他复合浸润性调控方法能够实现梯度浸润性制备的 “凹坑”类复合梯度功能 结构。 9.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述的非对称水雾收集分级功能结构区包 括实现梯度拉普拉斯压力、 梯度结构和梯度表面能构筑的 “楔形”类非对称结构形态。 10.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述的亲水/超亲水水雾净化与运输功能 结构包括能够同时实现具有超强光吸收和亲水/超亲水特性的芯吸平行微槽结构以及能够 实现同样效果的针 状阵列结构。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114934562 A 3