這張照片顯示的是麻省理工學院研究人員在納米結構表面放置的水滴。這些顏色是由表面微小結構的可見光衍射造成的，這些結構具有特殊設計的形狀。
“全恐懼症”聽起來像是形容一個人什麼都害怕，但實際上它指的是一種特殊的表面，它幾乎排斥任何液體。這樣的表面可能被用於各種各樣的領域，從減少阻力和提高效率的船殼，到抗汙漬和防止化學物質破壞的覆蓋物。但是，到目前為止發展起來的全疏水性表面存在一個主要問題:冷凝會迅速破壞它們的液體脫落特性。
現在，麻省理工學院的研究人員找到了一種克服這一影響的方法，設計出一種表面設計，可以大大減少冷凝的影響，儘管在性能上略有犧牲。這項新發現發表在ACS Nano雜誌上，由機械工程教授兼系主任凱爾·威爾克和另外兩名研究生髮表在一篇論文中。
創造一個表面，可以擺脫幾乎所有的液體需要一種精確的紋理，創建一個由柱子或山脊分開的微觀空氣袋陣列。這些氣穴使大部分液體不與表面直接接觸，防止液體“潤溼”或擴散到整個表面。相反，液滴變成了液滴。
威爾克說:“許多液體完全溼潤，這意味著液體完全散開。其中包括空調和冰箱中使用的許多製冷劑、用作燃料和潤滑劑的碳氫化合物以及許多酒精。“這些很難擊退。唯一的方法是通過非常具體的表面幾何，這不是那麼容易做到的，”他補充說。
這張照片顯示，即使表面開始被新形成的露珠覆蓋，這些水滴仍然保持著圓形的形狀。露珠被看作是表面上的斑點圖案。
他說，不同的研究小組正在研究製造方法，但表面特徵的測量單位是幾十微米(百萬分之一米)或更少，“這會使製造相當困難，也會使表面相當脆弱。”
如果這些表面被損壞——例如，如果其中一根小柱子彎曲或折斷——它可以破壞整個過程。“一個局部缺陷就能破壞整個表面排斥液體的能力，”他說。而凝結，例如由於空氣和表面的溫差而形成的露珠，也以同樣的方式起作用，破壞了這種全疏水性。
威爾克說:“我們考慮了這樣一個問題:我們怎樣才能在失去一些驅避性的同時，讓表面變得更堅固”，既能抵禦傷害，又能抵禦露水。“我們想要一個一個缺陷都不會破壞的結構。經過大量的計算和實驗，他們發現了一種符合這一目標的幾何形狀，這在一定程度上要歸功於微觀的空氣袋，這些空氣袋是不連續的，而不是在表面上相連的，這大大降低了空氣袋之間擴散的可能性。
他解釋說，這些特徵必須非常小，因為當液滴形成時，它們最初的尺寸是納米級的，或者十億分之一米，而這些正在生長的液滴之間的距離可以小於一微米。
該團隊開發的關鍵架構基於脊線，脊線的概要文件類似於字母T，或者在某些情況下類似於帶有serifs的字母T(在某些字體中，字母筆畫末端的小掛鉤)。形狀本身和這些脊線的間距對於實現表面的抗損傷和抗凝結都很重要。形狀設計使用液體的表面張力,以防止它穿透表面的小口袋裡的空氣,和山脊的方式連接防止蛀牙表面的任何地方滲透蔓延到其他附近——團隊已經確認在實驗室測試。
這些脊線是用標準的微芯片製造系統經過多步加工製成的，首先蝕刻脊線之間的空間，然後塗在柱子的邊緣，然後蝕刻這些塗層，在脊線的兩側形成凹痕，在頂端留下蘑菇狀的懸垂。
由於目前技術的侷限性，威爾克說，全疏水性表面在今天很少被使用，但是提高它們的耐用性和抗凝結性可以使許多新用途成為可能。不過，除了這個概念的初步證明之外，該系統還需要進一步完善。有潛力的是，它可以用來製造自清潔表面，提高對冰堆積的抵抗力，提高包括髮電在內的工業過程中的傳熱效率，以及減少對船體等表面的阻力。
研究人員說，通過減少材料表面與任何可能接觸到的腐蝕性液體之間的接觸，這種表面也可以提供防腐保護。由於這種新方法提供了一種精確設計表面結構的方法，威爾克說，它可以用於“剪裁表面與液體的相互作用，比如為高性能設備的熱管理量身定做熱傳遞。”
Chang-Jin Kim的機械和航空航天工程教授加州大學洛杉磯沒有參與這項工作,他說:“omniphobic表面最重要的限制之一是,儘管這樣的表面有一個優越的液體排斥性,整個表面溼一次變形表面的液體進入空洞位置。這種新方法解決了這個非常有限的問題。”
Kim補充說:“我喜歡他們的主要想法是基於基礎科學，而他們的目標是解決現實生活中的一個關鍵問題。他們解決的問題很重要，但也很困難。而且，他說，“這種方法可能會使一些全恐懼症表面在一些重要的應用中變得有用和實用。”
研究團隊還包括前研究生丹尼爾·普雷斯頓(Daniel Preston)和盧正茂。這項工作得到麻省理工學院與阿布扎比馬斯達爾科學技術研究所(現哈利法大學)、阿布扎比國家石油公司、海軍研究辦公室、空軍科研辦公室和國家科學基金會之間的合作協議的支持。
