DOI: 10.1021/acsami.9b19839
水是一切生命的基礎。不幸的是，資源正在以驚人的速度縮減。缺乏水資源仍然是現代世界最大的問題。解決該問題的關鍵是找到新的非常規方式來從替代來源中獲取水。霧收集器正在成為一種越來越重要的集水方式，因為世界上有許多地方霧是唯一的水源。研究目標是應用靜電紡絲纖維技術，因為其表面積大，可提高霧收集效率。因此，使用兩噴嘴靜電紡絲裝置成功地制備了由疏水性和親水性纖維組成的復合材料。這種設計能夠實現從霧中收集水的最佳網格。在該研究中，以收集水的新型分層復合材料為基礎，將疏水性聚苯乙烯（PS）和親水性聚酰胺6（PA6）結合在一起，在不進行任何化學改性的情況下，制備了具有一定表面性質的網格。疏水和親水材料的這種結合導致水在疏水微纖維上凝結并在親水納米纖維上流下。通過調節PA6納米纖維的比例，能夠調整PS網格的機械性能，并顯著提高了集水效率。結合一些表征方法和新的圖像處理方案，以分析所構造網格中的纖維部分。獲得的結果顯示了一種新的單步方法，該方法可以生產具有增強的機械性能和集水能力的網格，可以應用于現有的霧化集水器中。對于具有納米纖維和大纖維的集霧器而言，這是一種新的有前途的設計。該集霧器能夠有效地收集水，與市售的標準網格相比，其展現出廣闊的應用前景。
圖1.采用環境控制腔室和兩個水平（H）和垂直（V）設置噴嘴的靜電紡絲裝置，用兩種不同的聚合物纖維制造復合網格。
圖2.在電紡網格上收集潮濕空氣中水滴的裝置示意圖：（a）距離15 cm，霧流角度30°；（b）距離6 cm，霧流角度90°。
圖3.分別為（a，b）PS和（c，d）PA6的電紡纖維的SEM顯微照片及其纖維直徑直方圖。
圖4.以下復合纖維樣品的俯視和橫截面的掃描電鏡顯微照片：（a-c）PS-PA6，（d-f）PS-PA6+15，（g-i）PS（1）-PA6（1），（j-l）PS（1）-PA6（2），（m-o）PS（1）-PA6（4）。
圖5.（a）基于分析的圖像處理（IP）、XPS結果和粗糙度Ra計算的復合材料中的親水分數，對于所有電紡樣品，（b）靜態接觸角θs與分析的IP的親水分數的關系，和（c ）θs與表面粗糙度的關系。
圖6.（a）PS、（b）PA6、（c）PS-PA6、（d）PS-PA6+15、（e）PS（1）-PA6（1）、（f）PS（1）-PA6（2）和（g）PS（1）-PA6（4）樣品拉伸試驗得出的隨機取向纖維墊和復合材料的應力-應變曲線。
圖7.對于（a）PS 墊、（b）PA6墊和（c）PS（1）-PA6（4）復合材料，在選定的0、30、120和180分鐘時間內收集水滴的纖維網格的正面和側面圖像。
圖8.在加濕器和網格之間的距離為15 cm，角度為30°的情況下，電紡樣品上的滯后角（a）和集水效率（b-d）的變化。
圖9. 根據實驗條件復合材料PS（1）-PA6（4）的集水效率，如加濕器與網格的距離為6和15 cm以及與拉舍爾網格的夾角為90°，用加濕器在6 cm處測試。
圖10.在不同的電紡網格上收集水滴的圖示：（a）在疏水性PS超細纖維上生長的水滴，（b）在親水性PA6納米纖維之間輸入的水滴，以及（c）在復合網格上生長并向下流動的水滴。
圖11.水滴收集和分配的示意圖，用于說明水滴在疏水性PS和疏水性PS-親水性PA6復合材料網格上向下移動的機理。
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