Self-Driven Gas Spreading on Mesh Surfaces for Regeneration of Underwater Superhydrophobicity

材料科学 阻力 纳米技术 水下 生物污染 可扩展性 毛细管作用 计算机科学 复合材料 机械 化学 地质学 海洋学 生物化学 物理 数据库
作者
Li Wang,Yuhong Liu
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:16 (30): 40231-40242
标识
DOI:10.1021/acsami.4c07843
摘要

Underwater superhydrophobic surfaces stand as a promising frontier in technological applications such as drag reduction, antifouling, and anticorrosion. Unfortunately, the air film, known as the plastron, on these surfaces tends to be unstable. To address this problem, active approaches have been designed to preserve or restore plastrons. In this work, a self-driven gas spreading superhydrophobic mesh (SHM) surface is designed to facilitate recovery of the plastron. The immersed SHM can be "wetted" by gas, even when the plastron is removed. We demonstrate that the injected gas can spread spontaneously along the SHM over a large area, which greatly simplifies the plastron replenishment process. By incorporating a locally coated gas-producing layer, we achieve rapid in situ plastron recovery and long-term immersion stability, extending the plastron lifespan by at least 48 times. We also provide a framework for designing an SHM with suitable structural dimensions for gas spreading. Furthermore, an SHM with asymmetric structural dimensions enables unidirectional gas transport by the capillary pressure difference. This SHM surface shows excellent drag reduction properties (37.2%) and has a high slip recovery coefficient (73.4%) after plastron loss. This facile and scalable method is expected to broaden the range of potential applications involving nonwetting-related fields.
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