Ispirato dalla natura, una tecnica ecologica poco costosa che consente ai materiali comuni di respingere i liquidi è stata sviluppata dagli scienziati della KAUST e potrebbe portare a diverse applicazioni, dalla riduzione della resistenza subacquea all'antivegetativa.

Rendere le superfici repellenti ai liquidi, denominata onnifobicità, viene utilizzato in una serie di processi industriali, dalla riduzione del biofouling e della resistenza subacquea alla distillazione a membrana, impermeabilizzazione e separazione olio-acqua.

La produzione di una tale impiallacciatura si basa generalmente sull'applicazione di rivestimenti perfluorurati; però, questi si degradano in ambienti fisici e chimici difficili, aumentare i costi e gli impatti sia sulla salute che sull'ambiente e limitarne l'uso.

Rendering di materiali convenzionali, come plastica e metalli, l'onnifobia è da tempo un obiettivo allettante; questa sfida ha portato Himanshu Mishra e i colleghi del Centro di desalinizzazione e riutilizzo dell'acqua KAUST a cercare ispirazione dalla natura.

I ricercatori hanno prima testato microtexture comprendenti pilastri doppiamente rientranti:sono stati ispirati da un team di ricerca con sede negli Stati Uniti che, nel 2014, dimostrato che questi pilastri esibivano un'onnifobicità senza precedenti nell'aria, anche quando i materiali erano intrinsecamente bagnanti.

"All'inizio, questi risultati sembravano sfidare la saggezza convenzionale poiché l'irruvidimento delle superfici intrinsecamente bagnanti le rende ancora più bagnanti, " ha detto Mishra. "Così abbiamo deciso di indagare su queste microtrame per noi stessi."

Il team ha confermato che le superfici intrinsecamente bagnanti con micropilastri doppiamente rientranti mostrano effettivamente onnifobicità nell'aria, ma hanno anche scoperto che si perdeva catastroficamente in presenza di difetti fisici o danni localizzati o per immersione in liquidi bagnanti.

"Si trattava di gravi limitazioni perché le superfici reali si danneggiano durante l'uso, " ha detto Mishra. "Questo ci ha ispirato a guardare alla natura e investigare le pelli dei collemboli."

I motivi sulla pelle dei collemboli, piccoli insetti che vivono nel suolo e che vivono in condizioni umide, sfruttano le strutture superficiali che contengono cavità doppiamente rientranti, mantenendoli asciutti. Utilizzando la fotolitografia e gli strumenti di incisione a secco presso il KAUST Nanofabrication Core Lab, i ricercatori hanno ricreato queste microcavità doppiamente rientranti su superfici di silice.

Sfruttando le caratteristiche doppiamente rientranti ha mostrato che le microcavità intrappolavano l'aria e impedivano la penetrazione di liquidi, anche sotto pressioni elevate. Inoltre, la loro natura compartimentata impediva qualsiasi perdita di onnifobicità in presenza di danni o difetti localizzati o per immersione in liquidi bagnanti.

"Avendo dimostrato la dimostrazione del concetto, ora abbiamo in programma di trasferire il processo di fabbricazione dal laboratorio al Workshop Core Lab in KAUST per creare cavità doppiamente rientranti su materiali comuni, come il polietilene tereftalato e gli acciai a basso tenore di carbonio, " ha detto Mishra. "Questo può aiutare a sbloccare il loro potenziale per le applicazioni per ridurre la resistenza idrodinamica e l'antivegetativa".