Creation of Topological Ultraslippery Surfaces for Droplet Motion Control

材料科学 拉普拉斯压力 润湿 楔形(几何) 聚结(物理) 物理 纳米技术 复合材料 光学 量子力学 天体生物学 表面张力
作者
Xiaolong Yang,Kai Zhuang,Yao Lu,Xiaolei Wang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:15 (2): 2589-2599 被引量:132
标识
DOI:10.1021/acsnano.0c07417
摘要

Droplet motion control on slippery liquid-infused porous surfaces (SLIPS) that mimics the peristome surface of Nepenthes alata has promising applications in the fields of energy, lab-on-a-chip device, etc., yet is limited due to the difficulty in regulating its wettability. In this work, topologies with specific functions from natural creatures, for example, grooved structures of rice leaf and wedge-shaped structures of shore bird beak with droplet transporting capability were integrated with the SLIPS. Three-dimensional topological SLIPS was fabricated on metal substrates using laser milling followed by alkaline oxidation. Fabricated rice leaflike grooved nanotextured SLIPS can properly shape the droplet footprint to achieve a sliding resistance anisotropy of 109.8 μN, which is 27 times larger than that of a natural rice leaf and can therefore be used to efficiently and precisely transport droplets; wedge-shaped nanotextured SLIPS can confine the droplet footprint and squeeze droplet to produce a Laplace pressure gradient for continuous self-driven droplet transport. The created surfaces can manipulate droplets of acid, alkali, and salt solutions. The proposed concept is believed to have potential applications for condensing heat transfer and droplet-based lab-on-a-chip devices.

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