La nostra comprensione di come manipolare e controllare i liquidi nella tecnologia è stata trasformata dalle superfici funzionali evolute dagli organismi viventi per interagire con il loro ambiente. foglie di loto idrorepellenti, ali di scarabei del deserto che raccolgono acqua, e la pelle di geco che rimuove l'acqua sono alcuni dei molti organismi che hanno ispirato soluzioni alle sfide nelle tecnologie di manipolazione dei liquidi. L'esigenza di superfici idrorepellenti si infiltra nelle industrie dall'architettura, ai dispositivi medici, e prodotti per la casa.

Le superfici lubrificate in un contesto tecnologico sono indicate come Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces (SLIPS). Bloccano l'acqua e creano una superficie autopulente sul metallo, plastica e tessuti per respingere i contaminanti. interessante, La tecnologia SLIPS si ispira alla superficie scivolosa di una pianta carnivora carnivora (Nepenthes). Le piante carnivore producono trappole a caduta, derivato dalle foglie, attrarre, catturare, conservare, uccidere e digerire prede animali (di solito insetti) per consentire loro di sopravvivere in ambienti poveri di nutrienti. Una caratteristica chiave di intrappolamento del lanciatore è il peristoma, che ha pendenza, creste macroscopiche, a loro volta costituiti da microscopiche creste. Quando è bagnato, il peristoma diventa molto scivoloso che porta gli insetti a scivolare via da esso, nella trappola, dove si scompongono in una pozza di succhi digestivi, rilasciando sostanze nutritive per la pianta.

Una carenza in SLIPS è stata la mancanza di interazione goccia-solido, il che significa che il controllo del movimento delle goccioline di liquido sulle loro superfici è intrinsecamente difficile. È importante sottolineare che questa mancanza di trasporto controllato delle gocce ha limitato l'applicazione di queste superfici a dispersione di liquidi nelle tecnologie basate sulle gocce. I meccanismi per sfruttare il trasporto direzionale delle goccioline saranno importanti per informare la progettazione di superfici sintetiche che trasportano le goccioline in modo controllato. Tali meccanismi potrebbero essere applicati a tecnologie come la raccolta dell'acqua piovana e i rivestimenti antiappannamento, nonché a nuove tecnologie in rapida espansione come i sistemi microelettromeccanici (MEMS) e i dispositivi microfluidici digitali.

L'esame delle superfici funzionali in natura può anche offrire spunti sull'evoluzione dei sistemi naturali. Sebbene il meccanismo di cattura delle piante carnivore carnivore sia ben documentato, la funzionalità dei solchi sulla superficie del peristoma rimane relativamente inesplorata. Nel nostro recente articolo, mostriamo che l'azione capillare porta le goccioline al parallelo, scanalature infuse d'acqua, e ne dirige il trasporto in modo controllato. Ciò indica che il meccanismo di intrappolamento "trappola" è potenziato dall'acqua infusa, solchi sulla superficie scivolosa del peristoma, che spingono la preda nella trappola in un modo più strettamente controllato di quanto considerato in precedenza, ed evitare slittamenti arbitrari.

Sulla base delle nostre osservazioni sulle formiche, Drosophila vola, e goccioline che scivolano sul peristoma scivoloso, abbiamo creato superfici artificiali, ispirato dalla pianta, capace di intrappolare, trattenendo e dirigendo il viaggio delle goccioline liquide. Abbiamo realizzato vari modelli tra cui gradini e trincee, su cui abbiamo posizionato goccioline liquide e osservato il loro comportamento. Le goccioline a contatto con le caratteristiche (analoghe ai solchi sul peristoma naturale) aderivano fortemente e non si staccavano facilmente, ma erano liberi di scorrere lungo la funzione.

In altre parole, le caratteristiche hanno avuto una forte influenza sulla ritenzione. Hanno intrappolato e trattenuto le goccioline, anche se tenuto a testa in giù, e controllava la direzione di spostamento delle gocce. Per di più, le goccioline scivolerebbero lungo le scanalature con notevoli angoli poco profondi, anche solo di pochi gradi. Questi risultati rivelano un potenziale meccanismo per lo sviluppo di sistemi in cui il trasporto di goccioline è guidato da ringhiere energetiche curve. Questi fornirebbero un mezzo biomimetico di trasporto e smistamento di goccioline che è semplice da implementare in dispositivi fluidici basati su goccioline e potrebbe consentire il trasporto di massa efficiente di liquidi lungo percorsi predeterminati.