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大自然已经创造了多种防水防御机制，赋予鸭毛、荷叶，甚至蝴蝶翅膀排斥这种无处不在的生命之液的能力。但它没有太多时间来想出一种方法来保护其组成部分免受汽油等新来者的侵害。
因此，麻省理工学院 (M.I.T.) 和空军研究实验室的一组研究人员试图纠正这一缺陷，他们设计了所谓的全疏表面，不仅排斥水——那样它们就只是疏水的——而且还排斥油基液体和酒精。该团队的研究结果已于昨日由美国国家科学院院刊在线发表。
要使这种液体凝结成珠状比使水凝结成珠状困难得多，因为汽油（如酒精）的表面张力比水低。“例如，鸭毛能够很好地防水，是因为它们的表面纹理，”麻省理工学院化学工程系的博士后研究员、该研究的主要作者阿尼什·图特贾说。“但是，一旦你把油之类的东西放在它们上面，[液体] 就会立即润湿表面。”
图特贾和他的合作者研究了几种全疏材料的途径。他们开发了两种全疏表面系列和一种浸涂工艺，该工艺适用于凹入表面，或曲率形成下方凹槽的表面。
第一种表面，也可能是最实用的表面，是由随机沉积的纤维垫组成，其凹入纹理和化学成分，包括一种称为氟POSS的新型分子，有助于排斥油类，通过在液体、固体和空气之间形成稳固的界面来防止润湿。这种界面意味着几乎任何液体都会以高接触角与表面接触，形成球状珠子，而不是在表面上铺开。研究人员通过覆盖荷叶以排斥低表面张力液体（如木醇和辛烷）证明，这些纤维可用作全疏涂层。
论文中描述的第二种全疏结构类型被称为微型柱林，是地质岩层的复制品，形状像蘑菇——茎细长，顶部较宽。当放置在硅片上并用称为硅烷的化合物处理时，这些微型柱林也形成了抵御高表面张力和低表面张力液体的坚固屏障。（图特贾说，这些结构“对于帮助我们理解问题的基本物理原理和推导设计参数至关重要”，但鉴于目前的制造工艺，它们尚不具备商业可行性。）
浸涂工艺是实现全疏性的最直接途径，并且可能在近期内用于超防污织物，研究人员说。在他们将鸭毛（不再附着在鸭子上）浸入氟POSS溶液中后，羽毛能够排斥菜籽油，菜籽油的表面张力不到水的一半。换句话说，浸涂工艺赋予羽毛更强的抗油性或疏油性。
“最简单的[应用] 很可能是纺织品，”图特贾说，“这样，例如，如果你洒了酒，它就会滚落下来，而不会弄脏衬衫或裤子。” 真正的全疏织物甚至比目前的处理方法更能排斥更难处理的液体，如汽油。另一方面，下一代表面有一天可以用于制造防污计算机屏幕或窗户。“如果你想要防指纹屏幕，指纹留在上面是因为所有这些天然油脂，”图特贾说，并补充说，一些潜在的应用已经出乎意料地出现。例如，该团队从助听器制造商那里听说，他们想要疏油材料来阻止耳垢堆积，他说。
北卡罗来纳大学教堂山分校的化学家爱德华·萨穆尔斯基说，“麻省理工学院小组获得纹理表面的途径，”他没有参与这项研究，它避开了再现“在超疏水荷叶上发现的天然结构”的必要性。作为此类研究的一个例子，他指出了他和他的同事于 2006 年发表的关于逆向工程荷叶防水表面的研究。
全疏技术，即使它们永远达不到消费级水平，也可能具有其他有用的应用。“我们的资金来自空军，他们非常希望制造能够排斥油或航空燃料的薄膜和垫圈，基本上是这样，”图特贾说。“在所有这些之前，实际上没有多少材料能够排斥如此低表面张力的液体。”