對荷葉的拒水性能的研究衍生一個研究領(lǐng)域，該領(lǐng)域旨在制造類似的“超疏水”表面。但是制造憎油的材料是非常困難的，因為憎油的材料會排斥油和水。Wong等人在《Nature》上發(fā)表題為“具有壓力穩(wěn)定的整體性的受生物啟發(fā)的自我修復(fù)的光滑表面”的文章，該文章報道了一種用于制造憎水表面的全新方法，該方法的靈感來自植物家族的另一個成員：食蟲的捕蟲籠。在1990年代使用掃描探針顯微鏡檢查荷葉時發(fā)現(xiàn)，荷葉的這種疏水能力是由于葉子的表面微觀結(jié)構(gòu)所致：每片葉子上都覆蓋著稱為乳頭狀小突起。當(dāng)表面被水弄濕時，就會形成所謂的固-氣-液復(fù)合界面，其中水會滯留在乳頭之間的空氣囊上方（圖1a）。這大大減少了固體與水的接觸面積，從而使水滴形成幾乎完美的球形，并易于在表面上滾動，從而能夠自動洗去表面的灰塵。這種超疏水行為通常被稱為荷花效應(yīng)。
目前，已經(jīng)提出了將表面粗糙度與水潤濕性聯(lián)系起來的不同模型，包括Cassie-Baxter模型（描述了三相固-氣-液復(fù)合界面；圖1a）和Wenzel模型（調(diào)用了更簡單的兩個模型）。Cassie-Baxter模型解釋了超疏水性，并幫助開發(fā)了構(gòu)造不同材料表面以模仿荷花效應(yīng)的技術(shù)。這些材料可用于摩擦學(xué)領(lǐng)域（摩擦，磨損和潤滑的研究）以及其他工程領(lǐng)域。圖2 | SLIPS的設(shè)計結(jié)構(gòu)示意圖制作超疏水表面是一項挑戰(zhàn)，但要制造出排斥有機液體（如油）的疏油表面則要困難得多。這是因為油分子是非極性的，并且表面能比極性水分子低得多。因此，油滴在固體表面上形成球狀在能量上是不利的。疏油性和疏水性的疏油性表面在許多應(yīng)用中都是非常理想的，例如，它們可用于防止灰塵積聚在光學(xué)設(shè)備上或防止微米級設(shè)備中的移動部件相互粘附。以前的制造疏油表面的方法涉及復(fù)雜的表面幾何形狀的設(shè)計，以防止油滲入微觀結(jié)構(gòu)的隆起之間的谷中。本文提出了一種新方法，該方法受到食蟲的豬籠草的表面的啟發(fā)。這種植物利用光滑的水潤滑表面捕獲獵物，而在葉片邊緣表面上踩踏的昆蟲會滑到底部的消化液中。因為潤滑劑形成了一層連續(xù)的薄膜，可以驅(qū)除昆蟲腳上的油脂。盡管表面具有微觀結(jié)構(gòu)，但它們是不規(guī)則的（與荷花形表面不同），僅用于將潤滑劑固定在適當(dāng)?shù)奈恢谩?/span>圖3 | SLIPS的自我修復(fù)和光學(xué)透明性作者通過制作海綿狀材料并向其中填充潤滑液來模仿該植物的表面，從而形成光滑的注液多孔表面（SLIPS）。當(dāng)另一種液體的液滴滴在該材料上時，就會形成固體-潤滑劑-液體的復(fù)合界面（圖1c）。潤滑劑在荷花作用中具有與氣穴相似的功能，但它也可以形成連續(xù)的膜，類似于在植物表面上的膜。與模仿荷花的材料不同，SLIPS可以疏油，并且潤滑劑的存在意味著表面的摩擦非常低。實際上，通過選擇與水和油均不混溶的潤滑劑，作者制備了具有極好的全憎性的SLIPS。更重要的是，SLIPS可以承受高壓、耐磨損，甚至在受到輕微損壞的情況下也可以自我修復(fù)，與模仿蓮花的材料相比，所有這些都是優(yōu)勢。圖4 | SLIPS對復(fù)雜流體，冰和昆蟲的排斥力SLIPS的發(fā)展代表了兩個熱點，這兩個熱點可能會在未來幾年中主導(dǎo)仿生和功能性表面領(lǐng)域。1）首先是將自修復(fù)、自潤滑和自清潔功能集成到表面中。摩擦和磨損通常被認(rèn)為是能量耗散和材料劣化的原因。但在某些情況下，它們可能導(dǎo)致界面處的秩序增加，這可以構(gòu)成上述功能的基礎(chǔ)，也就是SLIPS的情況。當(dāng)SLIPS中的多孔材料因磨損或撞擊而損壞時，多種作用（化學(xué)勢、濃度和壓力梯度）的組合有利于潤滑劑向表面的運輸，從而恢復(fù)了材料的自潤滑性和自清潔性能。2）第二個熱點是，粗糙表面的潤濕可能比兩相Wenzel模型或三相Cassie–Baxter模型所預(yù)測的復(fù)雜。實際上，目前研究人員已經(jīng)確定了涉及多種成分（固體、油、水、潤滑劑、空氣等）的多相界面，它們對諸如水下疏油性等新應(yīng)用顯示出巨大的潛力。本文提出的SLIPS結(jié)構(gòu)不僅具有根本意義，而且還可能用于開發(fā)許多新材料，例如在生物醫(yī)學(xué)設(shè)備中、或者作為防止表面結(jié)冰或結(jié)垢的涂層。 當(dāng)前，SLIPS的主要弱點是它們的耐用性，這受潤滑劑在孔中停留多長時間而不會蒸發(fā)或泄漏的限制。另一個問題是，潤滑劑的化學(xué)性質(zhì)受到嚴(yán)格限制：它們必須與水和油不混溶，但它們也應(yīng)滲入基礎(chǔ)材料的孔中。作者對這些問題的初步研究令人鼓舞，但是在應(yīng)用于實際之前還需要進行其他研究。Michael Nosonovsky, Slippery when wetted, Nature, 2011Tak-Sing Wong et al., Bioinspired self-repairing slippery surfaces with pressure-stable omniphobicity, Nature, 2011
