DOI: 10.1021/acsami.9b19839
水是一切生命的基础。不幸的是，资源正在以惊人的速度缩减。缺乏水资源仍然是现代世界最大的问题。解决该问题的关键是找到新的非常规方式来从替代来源中获取水。雾收集器正在成为一种越来越重要的集水方式，因为世界上有许多地方雾是唯一的水源。研究目标是应用静电纺丝纤维技术，因为其表面积大，可提高雾收集效率。因此，使用两喷嘴静电纺丝装置成功地制备了由疏水性和亲水性纤维组成的复合材料。这种设计能够实现从雾中收集水的最佳网格。在该研究中，以收集水的新型分层复合材料为基础，将疏水性聚苯乙烯（PS）和亲水性聚酰胺6（PA6）结合在一起，在不进行任何化学改性的情况下，制备了具有一定表面性质的网格。疏水和亲水材料的这种结合导致水在疏水微纤维上凝结并在亲水纳米纤维上流下。通过调节PA6纳米纤维的比例，能够调整PS网格的机械性能，并显著提高了集水效率。结合一些表征方法和新的图像处理方案，以分析所构造网格中的纤维部分。获得的结果显示了一种新的单步方法，该方法可以生产具有增强的机械性能和集水能力的网格，可以应用于现有的雾化集水器中。对于具有纳米纤维和大纤维的集雾器而言，这是一种新的有前途的设计。该集雾器能够有效地收集水，与市售的标准网格相比，其展现出广阔的应用前景。
图1.采用环境控制腔室和两个水平（H）和垂直（V）设置喷嘴的静电纺丝装置，用两种不同的聚合物纤维制造复合网格。
图2.在电纺网格上收集潮湿空气中水滴的装置示意图：（a）距离15 cm，雾流角度30°；（b）距离6 cm，雾流角度90°。
图3.分别为（a，b）PS和（c，d）PA6的电纺纤维的SEM显微照片及其纤维直径直方图。
图4.以下复合纤维样品的俯视和横截面的扫描电镜显微照片：（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）。
图5.（a）基于分析的图像处理（IP）、XPS结果和粗糙度Ra计算的复合材料中的亲水分数，对于所有电纺样品，（b）静态接触角θs与分析的IP的亲水分数的关系，和（c ）θs与表面粗糙度的关系。
图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）样品拉伸试验得出的随机取向纤维垫和复合材料的应力-应变曲线。
图7.对于（a）PS 垫、（b）PA6垫和（c）PS（1）-PA6（4）复合材料，在选定的0、30、120和180分钟时间内收集水滴的纤维网格的正面和侧面图像。
图8.在加湿器和网格之间的距离为15 cm，角度为30°的情况下，电纺样品上的滞后角（a）和集水效率（b-d）的变化。
图9. 根据实验条件复合材料PS（1）-PA6（4）的集水效率，如加湿器与网格的距离为6和15 cm以及与拉舍尔网格的夹角为90°，用加湿器在6 cm处测试。
图10.在不同的电纺网格上收集水滴的图示：（a）在疏水性PS超细纤维上生长的水滴，（b）在亲水性PA6纳米纤维之间输入的水滴，以及（c）在复合网格上生长并向下流动的水滴。
图11.水滴收集和分配的示意图，用于说明水滴在疏水性PS和疏水性PS-亲水性PA6复合材料网格上向下移动的机理。
