A simple approach to fabricate the rose petal-like hierarchical surfaces for droplet transportation

Abstract

Precise transportation of liquid microdroplets is a great challenge in the microfluidic field. A sticky superhydrophobic surface with a high static contact angle (CA) and a large contact angle hysteresis (CAH) is recognized as the favorable tool to deal with the challenging job. Some approaches have been proposed to fabricate such surface, such as mimicing the dual-scale hierarchical structure of a natural material, like rose petal. However, the available approaches normally require multiple processing steps or are carried out with great expense. In this study, we report a straightforward and inexpensive method for fabricating the sticky superhydrophobic surfaces. The fabrication relies on electroless galvanic deposition to coat the copper substrates with a textured layer of silver. The whole fabrication process is carried out under ambient conditions by using conventional laboratory materials and equipments, and generally take less than 15 min. Despite the simplicity of this fabrication method, the rose petal-like hierarchical structures and the corresponding sticky superhydrophobic wetting properties were well achieved on the artificial surfaces. For instance, the surface with a deposition time of 10s exhibits the superhydrophobity with a CA of 151.5°, and the effective stickiness with a CAH of 56.5°. The prepared sticky superhydrophobic surfaces are finally shown in the application of droplet transportation, in which the surface acts as a mechanical hand to grasp and transport the water droplet.

Reversible lossless manipulation of water droplets with large‐range volume

“…The present methods using superhydrophobic surfaces to manipulate droplets can be divided into two types: non-in-situ control and in-situ control. Non-in-situ control often uses gecko feet/rose petal/mussel-inspired superhydrophobic surfaces to manipulate droplets [12][13][14][15][16][17][18][19][20][21][22]. These surfaces are also called high adhesive superhydrophobic surfaces which allow water droplets to adhere to the surfaces even when the surfaces are turned upside down but still with water CAs larger than 150°.…”

Fabricação De Superfície Superhidrofóbica Por Método De Deposição De Cobre

“…Inspirados na natureza, diversos autores (Xu et al, 2009; Guo et al, 2012 a, b; Xue et al, 2010; Park e Hwang, 2016;Ou et al, 2015;Yuan et al, 2016;) …”

“…Inspirados na natureza, diversos autores (Xu et al, 2009;Guo et al, 2012 a, b;Xue et al, 2010;Park e Hwang, 2016;Ou et al, 2015;Yuan et al, 2016;) propuseram diferentes métodos para o desenvolvimento de superfícies superhidrofóbicas artificiais. Para que a superfície seja considerada superhidrofóbica, ela deve possuir um ângulo de contato maior que 150 o (Figura 1), e ângulo de deslizamento menor que 10 o .…”

“…Entretanto, a utilização da maioria desses métodos necessita de muitos gastos e equipamentos específicos para a realização. A deposição galvânica espontânea possui bom custo-benefício e é apropriada para construção de superfícies de grande área, segundo (Xu et al, 2009;Guo et al, 2012 a, b;Ou et al, 2015;Yuan et al, 2016;). Geralmente, os métodos de deposição em metais para obtenção de superhidrofobia envolvem duas etapas.…”

Fabricação De Superfícies Superhidrofóbicas Por Deposição De Cobre E Tratamento Com Ácido Esteárico.

“…O trabalho de Xu et al (2009) destaca que podemos encontrar organismos vivos que apresentam propriedades de superhidrofobia na natureza, como a flor de lótus, que tem a sua superfícies totalmente rugosa, na qual são formadas cavidades ocupadas pelo ar atmosférico, não deixando as gotículas de água penetrarem na flor. Inspirados na natureza, diversos autores (Xu et al, 2009;Xue et al, 2010; Park e Hwang, 2016;Ou et al, 2015;Yuan et al, 2016) propuseram diferentes métodos para o desenvolvimento de superfícies superhidrofóbicas artificiais. Para que a superfícies seja considerada superhidrofóbica, ela deve possuir um ângulo de contato maior que 150º (figura1), e ângulo de deslizamento menor que 10º (Guo et al., 2012a).…”