Aerodynamics-assisted, efficient and scalable kirigami fog collectors.
Aerodynamics-assisted, efficient and scalable kirigami fog collectors.
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DOI：
10.1038/s41467-021-25764-4
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发表时间：
2021-09-16
影响因子：
16.6
通讯作者：
Yang S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Li J;Ran R;Wang H;Wang Y;Chen Y;Niu S;Arratia PE;Yang S
为了解决全球水资源短缺危机，最有前途的解决方案之一是从雾等环境资源中收集淡水。然而，由于充满雾的风在收集表面周围偏转的粘性阻力，传统的集雾器的效率仍然很低。在这里，我们证明了三维和厘米级剪纸结构可以控制风流，形成准稳定的反向旋转涡流。涡流调节进入雾团的轨迹，并将大量液滴喷射到基材上。由于特征结构长度增加到涡流的尺寸，我们大大降低了雾收集对结构精细度的依赖。结合褶皱的重力定向收集，剪纸雾收集器在 0.8 米/秒的低风速下的收集效率为 16.1%，并且对表面特性具有鲁棒性。即使在室外设置的 1 m2 收集器上也能保持收集效率。不仅干旱地区缺水，降水少但雾气充沛的湿润地区也同样缺水。作者开发了坚固且可扩展的 3D 厘米剪纸结构来控制风流并调节传入雾的轨迹，从而产生高雾收集效率。
To address the global water shortage crisis, one of the promising solutions is to collect freshwater from the environmental resources such as fog. However, the efficiency of conventional fog collectors remains low due to the viscous drag of fog-laden wind deflected around the collecting surface. Here, we show that the three-dimensional and centimetric kirigami structures can control the wind flow, forming quasi-stable counter-rotating vortices. The vortices regulate the trajectories of incoming fog clusters and eject extensive droplets to the substrate. As the characteristic structural length is increased to the size of vortices, we greatly reduce the dependence of fog collection on the structural delicacy. Together with gravity-directed gathering by the folds, the kirigami fog collector yields a collection efficiency of 16.1% at a low wind speed of 0.8 m/s and is robust against surface characteristics. The collection efficiency is maintained even on a 1 m2 collector in an outdoor setting. Water shortage not only occurs in arid regions, but also in humid area with little precipitation, despite abundant fog. Authors develop robust and scalable 3D centimetric kirigami structures to control wind flow and regulate the trajectories of incoming fog, yielding high fog collection efficiency.
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影响因子：
13.6
作者：
Fathieh F;Kalmutzki MJ;Kapustin EA;Waller PJ;Yang J;Yaghi OM
通讯作者：
Yaghi OM
多尺度曲率上的液体采集和传输
DOI：
10.1073/pnas.2011935117
发表时间：
2020-09-22
影响因子：
11.1
作者：
Li C;Yu C;Zhou S;Dong Z;Jiang L
通讯作者：
Jiang L
影响因子：
3.7
作者：
Asselin, Daniel J.;Williamson, C. H. K.
通讯作者：
Williamson, C. H. K.
影响因子：
3.4
作者：
Azad, M. A. K.;Ellerbrok, D.;Koch, K.
通讯作者：
Koch, K.
影响因子：
13.6
作者：
Feng, Shile;Delannoy, Joachim;Wang, Zuankai
通讯作者：
Wang, Zuankai