Vår förståelse för hur man manipulerar och kontrollerar vätskor inom tekniken har förändrats av de funktionella ytorna som utvecklats av levande organismer för att interagera med sin miljö. Vattenavvisande lotusblad, vattensamlande vingfodral av ökenbaggar, och vattenavlägsnande geckohud är några av de många organismer som har inspirerat till lösningar på utmaningar inom teknik för vätskemanipulering. Kravet på vätskeavvisande ytor infiltrerar industrier från arkitektur, till medicinsk utrustning, och hushållsprodukter.

Smörjda ytor i ett tekniskt sammanhang kallas Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces (SLIPS). De låser in vatten och skapar en självrengörande yta på metall, plast och textilier för att stöta bort föroreningar. Intressant, SLIPS-tekniken är inspirerad av den hala ytan hos en köttätande kannaväxt (Nepenthes). Kannväxter producerar fallgrop, kommer från löv, Att attrahera, fånga, behålla, döda och smälta djurbyten (vanligtvis insekter) för att de ska kunna överleva i näringsfattiga miljöer. En viktig fångstfunktion hos kannan är peristomen, som har sluttande, makroskopiska åsar, i sin tur består av mikroskopiska åsar. Vid vätning, Peristomen blir mycket halt vilket leder till att insekter glider av den, i fällan, där de bryts ner i en pool av matsmältningsjuicer, frigör näringsämnen för växten.

En brist i SLIPS har varit avsaknaden av drop-solid interaktion, vilket innebär att det är svårt att kontrollera vätskedroppars rörelse på deras ytor. Viktigt, denna brist på kontrollerad dropptransport har begränsat tillämpningen av dessa vätskeavgivande ytor i droppbaserade teknologier. Mekanismer för att utnyttja den riktade transporten av droppar kommer att vara viktiga för att informera om utformningen av syntetiska ytor som transporterar droppar på ett kontrollerat sätt. Sådana mekanismer skulle kunna tillämpas på tekniker som skörd av regnvatten och beläggningar mot imbildning, såväl som till snabbt expanderande ny teknik som Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) och digitala mikrofluidikanordningar.

Att undersöka funktionella ytor i naturen kan också ge insikter i utvecklingen av naturliga system. Även om fångstmekanismen för köttätande kannaväxter är väl dokumenterad, funktionaliteten hos spåren på peristomytan förblir relativt outforskad. I vår senaste tidning, vi visar att kapillärverkan stiftar droppar till parallellen, vatteninfunderade spår, och styr deras transporter på ett kontrollerat sätt. Detta indikerar att fångstmekanismen för "fallgrop" förstärks av den vatteninfunderade, spår på den hala peristomytan, som driver byten i fällan på ett sätt som är mer noggrant kontrollerat än tidigare ansetts, och undvika godtycklig glidning.

Baserat på våra observationer av myror, Drosophila flugor, och droppar som glider på den hala peristomen, vi skapade konstgjorda ytor, inspirerad av växten, kan fånga, kvarhålla och styra vätskedroppars färd. Vi skapade olika modeller inklusive steg och skyttegravar, på vilken vi placerade vätskedroppar och observerade deras beteende. Droppar i kontakt med särdrag (analogt med skårorna på den naturliga peristomen) blev starkt vidhäftade och lossnade inte lätt, men var fria att glida längs funktionen.

Med andra ord, funktionerna hade ett starkt kvarhållande inflytande. De fångade och behöll dropparna, även när den hålls upp och ner, och kontrollerade droppriktningen. Vidare, dropparna skulle glida längs spåren i anmärkningsvärda grunda vinklar – till och med bara några grader. Dessa fynd avslöjar en potentiell mekanism för att utveckla system där transporten av droppar styrs av böjda energiräcken. Dessa skulle tillhandahålla ett biomimetiskt sätt att transportera och sortera droppar som är enkla att implementera i droppbaserade fluidiska anordningar och kan möjliggöra effektiv masstransport av vätskor längs förutbestämda vägar.