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大自然已經創造了多種防水防禦機制，賦予鴨毛、荷葉，甚至蝴蝶翅膀排斥這種無處不在的生命之液的能力。但它沒有太多時間來想出一種方法來保護其組成部分免受汽油等新來者的侵害。
因此，麻省理工學院 (M.I.T.) 和空軍研究實驗室的一組研究人員試圖糾正這一缺陷，他們設計了所謂的全疏表面，不僅排斥水——那樣它們就只是疏水的——而且還排斥油基液體和酒精。該團隊的研究結果已於昨日由美國國家科學院院刊線上發表。
要使這種液體凝結成珠狀比使水凝結成珠狀困難得多，因為汽油（如酒精）的表面張力比水低。“例如，鴨毛能夠很好地防水，是因為它們的表面紋理，”麻省理工學院化學工程系的博士後研究員、該研究的主要作者阿尼什·圖特賈說。“但是，一旦你把油之類的東西放在它們上面，[液體] 就會立即潤溼表面。”
圖特賈和他的合作者研究了幾種全疏材料的途徑。他們開發了兩種全疏表面系列和一種浸塗工藝，該工藝適用於凹入表面，或曲率形成下方凹槽的表面。
第一種表面，也可能是最實用的表面，是由隨機沉積的纖維墊組成，其凹入紋理和化學成分，包括一種稱為氟POSS的新型分子，有助於排斥油類，透過在液體、固體和空氣之間形成穩固的介面來防止潤溼。這種介面意味著幾乎任何液體都會以高接觸角與表面接觸，形成球狀珠子，而不是在表面上鋪開。研究人員透過覆蓋荷葉以排斥低表面張力液體（如木醇和辛烷）證明，這些纖維可用作全疏塗層。
論文中描述的第二種全疏結構型別被稱為微型柱林，是地質岩層的複製品，形狀像蘑菇——莖細長，頂部較寬。當放置在矽片上並用稱為矽烷的化合物處理時，這些微型柱林也形成了抵禦高表面張力和低表面張力液體的堅固屏障。（圖特賈說，這些結構“對於幫助我們理解問題的基本物理原理和推導設計引數至關重要”，但鑑於目前的製造工藝，它們尚不具備商業可行性。）
浸塗工藝是實現全疏性的最直接途徑，並且可能在近期內用於超防汙織物，研究人員說。在他們將鴨毛（不再附著在鴨子上）浸入氟POSS溶液中後，羽毛能夠排斥菜籽油，菜籽油的表面張力不到水的一半。換句話說，浸塗工藝賦予羽毛更強的抗油性或疏油性。
“最簡單的[應用] 很可能是紡織品，”圖特賈說，“這樣，例如，如果你灑了酒，它就會滾落下來，而不會弄髒襯衫或褲子。” 真正的全疏織物甚至比目前的處理方法更能排斥更難處理的液體，如汽油。另一方面，下一代表面有一天可以用於製造防汙計算機螢幕或窗戶。“如果你想要防指紋螢幕，指紋留在上面是因為所有這些天然油脂，”圖特賈說，並補充說，一些潛在的應用已經出乎意料地出現。例如，該團隊從助聽器製造商那裡聽說，他們想要疏油材料來阻止耳垢堆積，他說。
北卡羅來納大學教堂山分校的化學家愛德華·薩穆爾斯基說，“麻省理工學院小組獲得紋理表面的途徑，”他沒有參與這項研究，它避開了再現“在超疏水荷葉上發現的天然結構”的必要性。作為此類研究的一個例子，他指出了他和他的同事於 2006 年發表的關於逆向工程荷葉防水錶面的研究。
全疏技術，即使它們永遠達不到消費級水平，也可能具有其他有用的應用。“我們的資金來自空軍，他們非常希望製造能夠排斥油或航空燃料的薄膜和墊圈，基本上是這樣，”圖特賈說。“在所有這些之前，實際上沒有多少材料能夠排斥如此低表面張力的液體。”