Inspirerad av naturen, en billig grön teknik som gör det möjligt för vanliga material att avvisa vätska har utvecklats av KAUST -forskare och kan leda till olika tillämpningar från dragreducering under vattnet till antifouling.

Gör ytor vätskeavvisande, kallad omnifobicitet, används i en rad industriella processer från att minska bioföroreningar och undervattensmotstånd till membrandestillation, vattentätning och olje-vattenseparation.

Att producera en sådan faner är i allmänhet beroende av applicering av perfluorerade beläggningar; dock, dessa bryts ner under hårda fysikaliska och kemiska miljöer, ökade kostnader och både hälso- och miljöpåverkan och begränsa deras användning.

Återgivning av konventionella material, såsom plast och metaller, omniphobic har varit ett lockande mål sedan en tid tillbaka; denna utmaning fick Himanshu Mishra och kollegor från KAUST Water Desalination and Reuse Center att söka inspiration från naturen.

Forskarna testade först mikrokomponenter som innehöll dubbel pelare:de var inspirerade av ett amerikanskt forskargrupp som, under 2014, visat att dessa pelare uppvisade en aldrig tidigare skådad omnifobicitet i luften, även när materialen väter i sig.

"I början, dessa resultat tycktes trotsa konventionell visdom eftersom grovbearbetning av vätande ytor gör dem ännu mer väta, "sa Mishra." Så vi bestämde oss för att undersöka de här mikrokomponenterna själva. "

Teamet bekräftade att i grunden vätande ytor med dubbla återinträdande mikropilar verkligen uppvisar omnifobicitet i luft, men de fann också att det var katastrofalt förlorat i närvaro av lokaliserade fysiska defekter eller skador eller vid nedsänkning i vätande vätskor.

"Detta var allvarliga begränsningar eftersom riktiga ytor skadas under användning, "sa Mishra." Detta inspirerade oss att titta på naturen och undersöka skinn av fjädrar. "

Mönster på huden på vårstjärtarna-små marklevande insekter som lever i fuktiga förhållanden-utnyttjar ytstrukturer som innehåller dubbelhåliga hålrum, hålla dem torra. Genom att använda fotolitografi och torretsningsverktyg på KAUST Nanofabrication Core Lab, forskarna återskapade dessa dubbel återkommande mikrohålor på kiseldioxidytor.

Att dra nytta av de dubbla återkommande funktionerna visade att mikrohålorna fångade luft och förhindrade penetrering av vätskor, även under högt tryck. Dessutom, deras uppdelade natur förhindrade förlust av allfobobicitet i närvaro av lokal skada eller defekter eller vid nedsänkning i vätande vätskor.

"Efter att ha visat bevis på konceptet, vi planerar nu att översätta tillverkningsprocessen från labbet till Workshop Core Lab i KAUST för att skapa dubbla återinträdande hålrum på vanliga material, såsom polyetentereftalat och lågkolstål, "sa Mishra." Detta kan hjälpa till att frigöra deras potential för applikationer för att minska hydrodynamiskt drag och antifouling. "