1.一种具有集水功能的梯度阵列微纳结构,其特征在于,该结构为硅胶薄膜,硅胶薄膜表面具有至少两种不同直径、向内凹陷的锥状梯度阵列,基于锥状梯度阵列造成的疏水性差异,使得位于硅胶薄膜表面的液滴向着梯度正方向自发性驱动,所述梯度正方向为各阵列直径由小到大排列的方向。
2.根据权利要求1所述的具有集水功能的梯度阵列微纳结构,其特征在于,所述硅胶薄膜的材料为PDMS。
3.根据权利要求1所述的具有集水功能的梯度阵列微纳结构,其特征在于,所述基于锥状梯度阵列造成的疏水性差异,使得位于硅胶薄膜表面的液滴向着梯度正方向自发性驱动是指:小直径阵列的液滴接触角大于大直径阵列的液滴接触角,基于表面能梯度定律推理得出液滴接触角越大时,其表面疏水性越强,表面能越小,则液滴自发的从低表面能区向高表面能区移动的结论。
4.一种具有集水功能的梯度阵列微纳结构的制备方法,其特征在于,包括:准备一个培养皿,使用隔片将培养皿分成至少两个区域;
在每个区域内制备PS微球模板,且每个区域的PS微球直径不同;
撤掉隔片,制备液态硅胶并使其覆盖所述PS微球模板;
依次进行固化、取膜、去球操作,得到具有锥状梯度阵列的硅胶薄膜。
5.根据权利要求4所述的具有集水功能的梯度阵列微纳结构的制备方法,其特征在于,在每个区域内制备PS微球模板的方法包括:在每个区域中分别加入同体积的去离子水;
将第一PS微球水溶液与同体积乙醇混合均匀后,滴加在一个区域的去离子水表面,形成第一PS微球单层膜;
将第二PS微球水溶液与同体积乙醇混合均匀后,滴加在另一个区域的去离子水表面,形成第二PS微球单层膜;
其中,第一PS微球直径小于第二PS微球直径,第一、第二PS微球单层膜中的PS微球漂浮于液面上。
6.根据权利要求4所述的具有集水功能的梯度阵列微纳结构的制备方法,其特征在于,制备液态硅胶并使其覆盖所述PS微球模板的方法包括:将PDMS单体和固化剂以一定比例混合,获得PDMS前驱体液;
使用注射器将所述PDMS前驱体液逐滴滴加浮于液面表面的PS微球模板上,直至铺满整个液面并覆盖PS微球模板及微球间隙,得到PDMS前驱体液膜。
7.根据权利要求4所述的具有集水功能的梯度阵列微纳结构的制备方法,其特征在于,进行固化操作的方法包括:将培养皿静置于磁力加热搅拌器的水浴容器中,待液态硅胶固化交联过程完成后,具有PS微球模板的硅胶薄膜形成于液面上。
8.根据权利要求4所述的具有集水功能的梯度阵列微纳结构的制备方法,其特征在于,进行取膜、去球操作的方法包括:用镊子将具有PS微球模板的硅胶薄膜从水面揭下,并放置于二甲基甲酰胺溶液中一段时间用于溶解PS微球。
9.根据权利要求5所述的具有集水功能的梯度阵列微纳结构的制备方法,其特征在于,在每个区域内制备PS微球模板的方法还包括:滴加数滴十二烷基磺酸钠水溶液于液面边缘,用以稳定第一、第二PS微球单层膜。
10.一种具有集水功能的梯度阵列微纳结构的应用,其特征在于,包括:将如权利要求1‑3任一所述的硅胶薄膜附在垂直向下的样品台上,且令硅胶薄膜的梯度正方向与重力方向一致,在样品台下方放置接水容器;
硅胶薄膜表面的锥状梯度阵列作为集水表面,用于使液滴基于表面能梯度与重力的双重作用快速下落至接水容器中,实现集水功能。