Wetenschappers van de City University of Hong Kong (CityU) hebben een oppervlak ontwikkeld dat verschillende vloeistoffen in verschillende richtingen laat stromen. Ze lieten zich voor het ontwerp inspireren door de bladeren van de apenboom (Araucaria araucana). Hun resultaten verschenen op 17 september in Science.

Beeld: City University of Hong Kong

Het team ontwierp een oppervlak met driedimensionale schubben door de natuurlijke structuur na te bootsen, waardoor verschillende water-ethanolmengsels met variërende oppervlaktespanning zich op drie manieren kunnen verspreiden: naar voren, naar achteren en in twee richtingen.

Vloeistoffen op een oppervlak bewegen in de richting die de oppervlakte-energie verlaagt. Die bewegingsrichting wordt voornamelijk bepaald door de oppervlaktestructuur en is lastig te sturen omdat de meeste vast-vloeistofinteracties plaatsvinden in het tweedimensionale vlak. Op een Araucariablad (apenboomblad) verplaatsen vloeistoffen met een verschillende oppervlaktespanning zich echter in tegenovergestelde richting.

De onderzoekers toonden aan dat ze de verspreidingsrichting van vloeistoffen met verschillende oppervlaktespanningen kunnen sturen door slim ontwerp van een driedimensionaal verspreidingsprofiel zowel binnen als buiten het oppervlaktevlak. Het resultaat is een Araucaria leaf-inspired surface (ALIS) met schubben van enkele millimeters groot die vloeistoffen laten stromen via capillaire werking.

De onderzoekers verwachten verschillende toepassingen in structuur-geïnduceerd vloeistoftransport, zoals microfluïdica-ontwerp, verbeterde warmteoverdracht in computer- en elektronicakoeling en slimme vloeistofscheiding.

Feng, S. et al. (2021) Science 373-6561 https://doi.org/10.1126/science.abg7552

Onderwerpen