Die Unterwasserblasenfassung mithilfe von superhydrophoben Oberflächen (unterwasser Superaerophilie) ist entscheidend für das Überleben bestimmter aquatischer Organismen und hat großes Potenzial für Anwendungen in der Industrie. Allerdings zeigen oberflächenexklusive Beschichtungen oft Einschränkungen in der Effizienz der Blasenfassung, da sie auf die Einrichtungsfassung beschränkt sind und einen Kompromiss zwischen Fassung und Beweglichkeit auf derselben Oberfläche eingehen müssen. Zudem scheitert diese Art von Beschichtung normalerweise aufgrund des irreversiblen Übergangs vom Cassie-Baxter-Zustand zum Wenzel-Zustand, was zu Benetzung führt. Aktuelle Forschung konzentriert sich hauptsächlich auf Metalle und Polymere, die nicht die Haltbarkeit besitzen, um rauen Unterwasserbedingungen standzuhalten, und somit ihre praktischen Anwendungen einschränken. Organismen mit einer Knochen-Muskulatur-Struktur zeigen Multifunktionalität und hohe Haltbarkeit. Inspiriert hiervon berichten wir zum ersten Mal von einem superhydrophoben hybriden Skelett ─ mit einer knochenähnlichen Unterstützung aus vor Ort gewachsenen Mullit-Fasern und einer muskelähnlichen Funktionsphase aus wärmeverfestigtem Silikonöl ─ für die Unterwasserblasenfassung. Dieses hybride Skelett zeigt hervorragende chemische, thermische und mechanische Stabilität, da es seine Superhydrophobizität auch bei submersion in starken Basen, Säuren oder Salzwasser für 8 Stunden, bei einer Erhitzung auf 450 °C für 4 Stunden oder beim Zerkleinern zu Pulver beibehalten kann. Unsere Ergebnisse zeigen, dass das hybride Skelett eine omnidirektionale Unterwasserblasenfassung ermöglicht und sogar der Auftriebskraft entgegenwirkt, um eine kontinuierliche Blasenfassung und -beförderung zu erleichtern. Darüber hinaus weist das hybride Skelett eine Porengröße von ∼1 μm auf, die mehr als 100 mal kleiner ist als zuvor berichtete Werte, was den Flüssigkeitseintrittdruck von einigen Zentimetern auf etwa 30 m erweitert. Diese Studie bietet eine praktische Lösung für die Unterwasserblasenfassung und überwindet die Einschränkungen von Oberflächenmodifikationen und die Materialbeschränkungen von Polymeren und Metallen, die in der aktuellen Forschung vorherrschend sind.
Dong et al. (Tue,) haben diese Frage untersucht.