En ny salvinia-lignende glat overflade

Superhydrofobe overflader er meget udbredt i mange industrielle omgivelser, som hovedsageligt består af ru faste fremspring, der fanger luft for at minimere væske/fast område. Stabiliteten af ​​den superhydrofobe tilstand begunstiger en relativt lille afstand mellem fremspringene. Imidlertid, dette øger igen den laterale adhæsionskraft, der hæmmer mobiliteten af ​​dråber. Dermed, den samtidige optimering af både stabiliteten af ​​Cassie-tilstanden og minimering af den laterale adhæsionskraft er fortsat en stor udfordring for SHPOS med høj ydeevne.

I naturen, Salvinia-blade viser en langvarig Cassie-tilstand under vand, på grund af de hydrofobe æggepiskerlignende trichomer med hydrofile stifter på toppen. Den hydrofile-til-hydrofobe grænse stifter vand/luft-kontaktlinjen i lodret retning. Imidlertid, pinningseffekten mindsker også kontaktlinjens mobilitet i vandret retning. I en anden forskningslinje, glatte væskeinfunderede porøse overflader (SLIPS) inspireret af Nepenthes kandeplanter, er blevet påvist som lovende substrater, hvor lav lateral adhæsionskraft for dråber af enhver væske er påkrævet. En dråbe på en væskeinfunderet glat overflade, imidlertid, viser både mindre kontaktvinkel og udkastningshastighed sammenlignet med SHPOS. Dermed, at få en struktur med både stabilitet af Cassie-tilstanden og minimering af den laterale adhæsionskraft, vi skal kombinere SHPOS og SLIPS. Imidlertid, indførelsen af ​​en stabil luftpude mellem fremspring med glat overflade er udfordrende på grund af smøremidlets lave overfladespænding.

Som svar på denne udfordring, for nylig, inspireret af Salvinia-bladet med stabil vand/luft-kontaktledning og Nepenthes-kandeplanter med mobil vand/luft-kontaktledning, det materialeoverfladevidenskabelige forskningsteam ledet af professor Xu Deng fra University of Electronic Science and Technology of China (UESTC) samarbejdede med professor Periklis Papadopoulos (University of Ioannina) foreslog en Salvinia-lignende glat overflade (SSS). SSS består af smøremiddel-infunderet tværbundet polydimethylsiloxan (PDMS) lag på toppen af ​​søjler med hydrofobe sidevægge. Smøremidlet skaber en ekstra energibarriere, mod kvasistatisk og dynamisk påføring. Desuden, olielaget på toppen af ​​strukturen fungerer også som et smøremiddel, der reducerer vedhæftningen og forbedrede dråbemobiliteten betydeligt. Derfor, fald på SSS viser stabil glat Cassie-tilstand, undgå den stærke pinning effekt på de hydrofile pladser af Salvinia planten. Sammenlignet med en kontrolflade med samme struktur uden smøremiddel, SSS udviser øget stabilitet mod tryk og stød, den forbedrede laterale mobilitet af vanddråber samt den reducerede hydrodynamiske modstand. På grund af dens nemme fremstilling og forbedrede ydeevne, SSS vil være nyttig til transport af viskøse væsker, rørledninger og mikrofluidiske enheder.