荷叶效应已经激发了许多类型的液体排斥表面，但微小水滴还是会粘在荷叶结构上。现在，宾夕法尼亚州立大学的研究人员已研制出第一台非常光滑的纳米/微米纹理表面，性能胜过荷叶风格的液体排斥涂料，特别是在水蒸汽或微小液滴形式的情况下。

提高液滴在粗糙表面上的流动性具有很高的应用价值，从发电厂的热交换器冷凝传热到在依靠涂层网格上收集的雾滴提供饮用水和农业灌溉的干旱地区更有效地水集收集，以及预防飞机机翼的结冰和结霜。

“这代表设计表面的一个全新的概念，”宾夕法尼亚州立大学材料研究所机械工程助理教授和教员Tak-Sing Wong表示。 “我们的表面结合了荷叶和猪笼草的独特表面结构，这些表面同时具有高表面积和一个光滑接口来增强微滴的收集和流动性。液滴在粗糙表面上的移动性高度依赖于液体如何润湿表面。我们首次实验上证明液滴在Wenzel状态时是可以高度移动的。”

在粗糙表面上的液滴进入两种状态之一，Cassie（其中液体部分地浮在一个空气或气体层上）和Wenzel（其中液滴与表面充分接触，捕获或钉扎在上面）。Wenzel方程于1936年发表在该领域引用次数最高的论文之一;但到现在为止，在实验上精确验证它还非常具有挑战性。

“经过仔细的、系统的分析，我们发现Wenzel公式不适用于高润湿液，” Birgitt Boschitsch Stogin说，Wong研究小组的一名研究生，并且共同合作了8月28日发表在期刊ACS纳米网络版上一篇题为“不稳定Wenzel状态”的文章。

 “常规粗糙表面上的液滴是在Cassie状态下移动、Wenzel状态下锁定。不稳定的Wenzel状态导致在冷凝传热、水收集和除冰上存在许多问题。我们的想法是使Wenzel状态的液滴发生移动从而解决这些问题，” Wong研究小组的一个博士后学者，ACS纳米上论文的主要作者Xianming Dai说。

在过去十年中，人们致力于设计能防止Cassie到Wenzel的润湿过渡的粗糙表面并付出巨大努力。在目前的研究中一个重要的概念进步是，无论Cassie状态还是Wenzel状态，在预防湿润过渡的艰难过程之前，液滴都可在湿滑粗糙表面上保持流动性。

为了使Wenzel状态的液滴移动，研究者使用光刻和深反应离子蚀刻在硅表面上蚀刻微米尺度支柱，然后通过湿蚀刻在支柱上创建纳米级纹理。然后，他们在纳米纹理中注入一层能完全包覆纳米结构的润滑剂，导致液滴的钉扎大大减少。相对于单独的微结构表面，纳米结构也大大提高了润滑油的保持。

同样的设计的原理可以容易地扩展到硅以外的其它材料，如金属、玻璃、陶瓷和塑料。作者认为，这项工作将开放湿物理学新统一模式的研究，这可以解释如他们的粗糙表面润湿现象。

这项研究是由美国国家科学基金会职业奖和研究生研究奖学金、海军研究办公室（穆里奖）赞助的。研究人员在宾州州立大学纳米加工实验室进行的工作，这是国家纳米技术基础设施网络（NNIN）的一部分，由美国国家科学基金会资助。这项工作已申请美国临时专利。研究小组博士后学者Shikuan Yang，Wong也对工作给予了帮助。

新材料在线编译整理——翻译：王晶晶    校正：摩天轮