(Phys.org) – En beläggning i nanoskala som består av minst 95 procent luft stöter bort det bredaste utbudet av vätskor av något material i sin klass, får dem att studsa från den behandlade ytan, enligt tekniska forskare vid University of Michigan som utvecklade den.

Förutom superfläckbeständiga kläder, beläggningen kan leda till plagg som andas för att skydda soldater och forskare från kemikalier, och avancerad vattentät färg som dramatiskt minskar motståndet på fartyg.

Droppar av lösningar som normalt skulle skada antingen din skjorta eller din hud ryggar tillbaka när de vidrör den nya "superomnifoba ytan."

"I stort sett all vätska du kastar på den studsar direkt av utan att blöta den. För många av de andra liknande beläggningarna, vätskor med mycket låg ytspänning som oljor, alkoholer, organiska syror, organiska baser och lösningsmedel fastnar på dem och de kan börja diffundera igenom och det är inte vad du vill, " sa Anish Tuteja, biträdande professor i materialvetenskap och teknik, kemiteknik och makromolekylär vetenskap och teknik.

Tuteja är motsvarande författare till en artikel om beläggningen publicerad i det aktuella numret av Journal of the American Chemical Society .

Hon och hennes kollegor testade mer än 100 vätskor och hittade bara två som kunde penetrera beläggningen. De var klorfluorkolväten - kemikalier som användes i kylskåp och luftkonditioneringsapparater. I Tutejas labb, i en demonstration, ytan stötte bort kaffe, sojasås och vegetabilisk olja, samt giftiga salt- och svavelsyror som kan bränna huden. Tuteja säger att den också är resistent mot bensin och olika alkoholer.

För att applicera beläggningen, forskarna använder en teknik som kallas elektrospinning som använder en elektrisk laddning för att skapa fina partiklar av fast material från en flytande lösning. Än så länge, de har belagt små plattor av skärm och frimärksstorlekar av tyg.

Beläggningen är en blandning av gummiartade plastpartiklar av "polydimetylsiloxan, " eller PDMS, och vätskebeständiga kuber i nanoskala utvecklade av flygvapnet som innehåller kol, fluor, kisel och syre. Materialets kemi är viktig, men så är dess konsistens. Den kramar om porstrukturen på vilken yta den än appliceras på, och det skapar också en finare väv i dessa porer. Denna struktur innebär att mellan 95 och 99 procent av beläggningen faktiskt är luftfickor, så att all vätska som kommer i kontakt med beläggningen knappt vidrör en fast yta.

Eftersom vätskan vidrör bara filamenten på den fasta ytan, i motsats till ett större område, den utvecklade beläggningen kan dramatiskt minska de intermolekylära krafterna som normalt drar samman de två materiantillstånden. Dessa Van der Waals interaktionskrafter hålls på ett minimum.

"I vanliga fall, när de två materialen närmar sig, de ger en liten positiv eller negativ laddning på varandra, och så snart vätskan kommer i kontakt med den fasta ytan kommer den att börja spridas, ", sa Tuteja. "Vi har drastiskt minskat interaktionen mellan ytan och droppen."

Med nästan inget incitament att sprida, dropparna förblir intakta, interagerar endast med molekyler i sig själva, bibehålla en sfärisk form, och bokstavligen studsar av beläggningen.

En klassificering av vätska som denna beläggning stöter bort är den så kallade icke-Newtonska kategorin, som inkluderar schampon, vaniljsås, blod, målar, leror och tryckfärger, till exempel. Dessa är vätskor som ändrar sin viskositet beroende på de krafter som appliceras på dem. De skiljer sig från Newtonianerna, såsom vatten och de flesta andra vätskor, vars viskositet förblir densamma oavsett vilken kraft som appliceras. Viskositet är ett mått på en vätskas motstånd mot flöde vid applicering av kraft, och det är ibland tänkt som dess tjocklek.

"Ingen har någonsin visat studsandet av icke-newtonska vätskor med låg ytspänning, sa Tuteja.