Ons begrip van het manipuleren en beheersen van vloeistoffen in technologie is getransformeerd door de functionele oppervlakken die zijn ontwikkeld door levende organismen om te interageren met hun omgeving. Waterafstotende lotusbladeren, wateropvangende vleugelhulzen van woestijnkevers, en waterverwijderende gekkohuid zijn enkele van de vele organismen die hebben geleid tot oplossingen voor uitdagingen op het gebied van vloeistofmanipulatietechnologieën. De behoefte aan vloeistofafstotende oppervlakken infiltreert in industrieën van architectuur, naar medische apparaten, en huishoudelijke producten.

Gesmeerde oppervlakken in een technologische context worden aangeduid als Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces (SLIPS). Ze houden water vast en creëren een zelfreinigend oppervlak op metaal, plastic en textiel om verontreinigingen af ​​te weren. interessant, SLIPS-technologie is geïnspireerd op het gladde oppervlak van een vleesetende bekerplant (Nepenthes). Bekerplanten produceren valkuilen, afgeleid van bladeren, aantrekken, vastlegging, behouden, het doden en verteren van dierlijke prooien (meestal insecten) om ze in staat te stellen te overleven in voedselarme omgevingen. Een belangrijk kenmerk van de werper is de peristome, die glooiend is, macroscopische richels, op hun beurt opgebouwd uit microscopisch kleine richels. Wanneer bevochtigd, het peristome wordt zeer glad waardoor insecten eraf glijden, in de val, waar ze worden afgebroken in een plas spijsverteringssappen, het vrijgeven van voedingsstoffen voor de plant.

Een tekortkoming in SLIPS was het gebrek aan drop-solid interactie, wat betekent dat het beheersen van de beweging van vloeistofdruppels op hun oppervlak inherent moeilijk is. belangrijk, dit gebrek aan gecontroleerd druppeltransport heeft de toepassing van deze vloeistofafscheidende oppervlakken in op druppels gebaseerde technologieën beperkt. Mechanismen voor het benutten van het directionele transport van druppeltjes zullen belangrijk zijn voor het ontwerpen van synthetische oppervlakken die druppeltjes op een gecontroleerde manier transporteren. Dergelijke mechanismen zouden kunnen worden toegepast op technologieën zoals het opvangen van regenwater en anticondenscoatings, evenals tot snel uitbreidende nieuwe technologieën zoals micro-elektromechanische systemen (MEMS) en digitale microfluïdische apparaten.

Het onderzoeken van functionele oppervlakken in de natuur kan ook inzicht bieden in de evolutie van natuurlijke systemen. Hoewel het vangmechanisme van vleesetende bekerplanten goed gedocumenteerd is, de functionaliteit van de groeven op het peristome oppervlak blijft relatief onontgonnen. In onze recente krant laten we zien dat capillaire werking druppeltjes naar de parallel, met water doordrenkte groeven, en stuurt hun transport gecontroleerd aan. Dit geeft aan dat het "valkuil"-vangmechanisme wordt versterkt door het met water doordrenkte, groeven op het gladde peristome oppervlak, die de prooi in de val drijven op een manier die strenger wordt gecontroleerd dan eerder werd overwogen, en vermijd willekeurig uitglijden.

Op basis van onze waarnemingen van mieren, Drosophila vliegt, en druppels glijden op de gladde peristome, we hebben kunstmatige oppervlakken gemaakt, geïnspireerd door de plant, in staat om te vangen, vasthouden en sturen van de reis van vloeistofdruppels. We hebben verschillende modellen gemaakt, waaronder trappen en greppels, waarop we vloeistofdruppels plaatsten en hun gedrag observeerden. Druppels die in contact kwamen met gelaatstrekken (analoog aan de groeven op de natuurlijke peristome) werden sterk gehecht en zouden niet gemakkelijk losraken, maar waren vrij om langs de functie te schuiven.

Met andere woorden, de kenmerken hadden een sterke retentie-invloed. Ze vingen en hielden de druppeltjes vast, zelfs als het ondersteboven wordt gehouden, en controleerde de richting van de druppelbeweging. Verder, de druppels zouden onder opmerkelijke ondiepe hoeken langs de groeven glijden - zelfs maar een paar graden. Deze bevindingen onthullen een potentieel mechanisme voor het ontwikkelen van systemen waarin het transport van druppels wordt geleid door gebogen energierails. Deze zouden een biomimetisch middel bieden voor het transporteren en sorteren van druppeltjes dat eenvoudig te implementeren is in op druppeltjes gebaseerde fluïdische apparaten en zou het efficiënte massatransport van vloeistoffen langs vooraf bepaalde routes mogelijk kunnen maken.