艺术家描绘的排斥水滴的液体状分子层。资料来源:Ekaterina Osmekhina/阿尔托大学

一种改进的制造疏水表面的方法对任何技术都有影响水遇到固体表面，从光学和微流体到烹饪。

研究人员在《自然化学》上发表的一篇论文中描述了一种使水滴从表面滑落的新机制。这一发现挑战了关于固体表面与水之间摩擦的现有观点，并为在分子水平上研究液滴的光滑性开辟了一条新的途径。这项新技术在许多领域都有应用，包括管道、光学、汽车和海事工业。

水与固体表面的相互作用

在我们周围，水总是与固体表面相互作用。烹饪、运输、光学和其他数百种技术都受到水如何附着在表面或从表面滑落的影响。了解这些微小液滴的分子动力学有助于科学家和工程师找到改进许多家庭和工业技术的方法。

液体状表面是一种新型的防液滴表面，与传统方法相比，它提供了许多技术优势——阿尔托大学教授罗宾·拉斯最近在《自然化学评论》上评论了这个话题。它们具有高度可移动的分子层，但共价地与基底相连，使固体表面具有类似液体的性质，就像水滴和表面本身之间的一层润滑剂。由Ras领导的一个研究小组使用一个特殊设计的反应器在硅表面上制造了一层液体状的分子层，称为自组装单层(SAMs)。

观看自组装莫nolayers成长

“我们的工作是第一次有人直接在纳米水平上创造分子异质表面，”博士研究员Sakari Lepikko说，他是这项研究的主要作者。

通过仔细调整反应堆内的温度和含水量等条件，研究小组可以微调单层硅表面覆盖的面积。

拉斯说:“我发现，通过将反应器与椭圆计相结合，我们可以非常详细地观察自组装的单层膜的生长，这非常令人兴奋。”

“结果显示，当SAM覆盖率低或高时，表面更光滑，这也是表面最均匀的情况。在低覆盖范围内，硅表面是最普遍的组件，而在高覆盖范围内，sam是最普遍的组件。”

Lepikko继续说道:“即使低覆盖率也会产生异常的滑溜，这是违反直觉的。”

在低覆盖率的情况下，水会在表面形成一层膜，这被认为会增加摩擦力。“我们发现，相反，水在低SAM覆盖率的SAM分子之间自由流动，从表面滑落。当地对空导弹覆盖面积很大时，水就会停留在地对空导弹的顶部，很容易滑落。只有在这两种状态之间，水才会附着在地对空导弹上，并附着在表面。”

事实证明，这种新方法非常有效，因为该团队创造了世界上最光滑的液体表面。

防雾、除冰、自清洁

这一发现有望对任何需要防液滴表面的地方产生影响。根据Lepikko的说法，这涵盖了从日常生活到工业解决方案的数百个例子。

“管道传热、除冰和防雾等都是潜在的用途。它还将有助于微流体，在微流体中，微小的液滴需要平滑地移动，并创造自清洁表面。我们的反直觉机制是一种在任何需要的地方增加液滴流动性的新方法，”Lepikko说。

接下来，该团队计划继续试验他们的自组装单层装置，并改进层本身。Lepikko对这项工作为未来的创新提供的信息感到特别兴奋。

“SAM涂层的主要问题是它非常薄，因此在物理接触后很容易分散。但是研究它们给我们提供了基本的科学知识，我们可以用这些知识来创造持久的实际应用。”

这项研究使用了国家研究基础设施OtaNano，由应用物理系的软物质和润湿小组进行，该小组还生产了其他开创性的防水材料。

参考文献:Sakari Lepikko, Ygor Morais Jaques, Muhammad Junaid, Matilda Backholm, Jouko Lahtinen, Jaakko Julin, Ville Jokinen, Timo Sajavaara, Maria Sammalkorpi, Adam S. Foster和Robin H. A. Ras，《自然化学》，2023年10月23日。DOI: 10.1038 / s41557 - 023 - 01346 - 3

Jyv?skyl?大学的研究人员也参与了这项研究。