Lärobokens anvisningar för att karakterisera vätningsegenskaperna hos fasta ytor kommer sannolikt att förändras när KAUST -forskare visar att konventionella tester kan vara vilseledande.

Nuvarande metoder för att bestämma ytvätningsegenskaper är beroende av mätning av kontaktvinklar, varigenom bilder av framåt- och tillbakadragande droppar som doseras av kapillärer på ytor analyseras för att uppskatta vinklar vid fasta-vätske-ånggränssnitt.

En kontaktvinkel som överstiger 90 grader för vatten- eller oljebaserade droppar indikerar att ytor är hydrofoba (vattenavvisande) eller oleofoba (resistenta mot olja). Därför, ytor som uppfyller detta kriterium för både vatten och oljor definieras som omnifobiska. Höga kontaktvinklar säkerställer också att, när den är nedsänkt i vätskor, ytor fångar luft, vilket är avgörande för applikationer, såsom avsaltning, dragminskning i transportrör och antifoulingmaterial för fartyg.

Kontaktvinklar har visat sig vara extremt tillförlitliga för att bedöma omnifobicitet hos ytor som utnyttjar vätskeavvisande kemiska beläggningar. Kommersiellt tillgänglig utrustning och mjukvara finns för att mäta kontaktvinklar i realtid. Dock, för att utforska beläggningsfria metoder för att avvisa vätskor, Himanshu Mishras team fann att bedömningar som endast baseras på kontaktvinklar kan vara vilseledande.

För att visa denna skillnad, forskarna undersökte vätning av kiseldioxidytor som omfattar mikroskopiska svampformade pelare (se bild) genom både kontaktvinkelmätningar och genom nedsänkning. Vid bedömning av kontaktvinkel, ytorna uppvisade fram- och tillbakavinklar större än 150 grader, som enligt index som används för att utvärdera ytor klassificerar dem som att de har en anmärkningsvärd vätskebeständighet eller superomnifobicitet. Dock, vid bedömning genom nedsänkning, samma vätskor sugade upp mikroteksturen omedelbart och fobiciteten gick förlorad. Således, ytor som karakteriserades som superhydrofoba genom kontaktvinklar ledde till felaktiga slutsatser. I verkligheten, lokaliserade defekter, som trasiga eller saknade pelare, i denna mikrotekstur och gräns gjorde det möjligt för vätskan att tränga in och förflytta den instängda luften.

Med samma material, forskarna visade också att om en vägg byggdes runt pelaruppsättningarna, den resulterande uppdelade mikroteksturen stötte bort vätskedroppar i luft och fångade luft robust vid nedsänkning. "När vi identifierar nya beläggningsfria tillvägagångssätt för flytande avstängning, de gamla kriterierna för bedömning av omnifobicitet måste uppdateras, och specificiteten hos mikroblandningar måste erkännas, "sa Mishra.

Förste författaren Sankara Arunachalam säger, "Under kontaktvinkelmätningar, dropparna upptar ett begränsat antal fläckar på ytan. Därför, effekter av ytdefekter kan missas. "

Dock, vätskan kan komma åt hela ytan vid nedsänkning. Dessa resultat förväntas främja den rationella utvecklingen av beläggningsfria vätskeavvisande ytor som gröna och robusta alternativ till nuvarande kemiska behandlingar för applikationer, såsom avsaltning och dragreducering.