許多天然表面由于具有疏水功能，因此可以迅速滴落水滴。1945年，科學家Cassie和Baxter將天然表面的拒水功能與其表面紋理聯系起來。使用低的固相率紋理(表示為Φ 小號因此)是一個關鍵原理設計斥水表面。在這項工作中，Lin Wang和美國賓夕法尼亞州立大學材料科學，生物醫學工程和機械工程領域的科學家團隊通過減少高固形分率表面(即Φs?0.25至0.65)減少了彈跳液滴的接觸時間。表面紋理尺寸達到納米級。他們表明，與大于300 nm的紋理大小相比，具有小于100納米的紋理大小的高固體分數表面如何可以使反彈的液滴的接觸時間減少約2.6毫秒(ms)。相對于現有的表面潤濕性理論，在固體表面上觀察到的與紋理和尺寸有關的接觸時間減少是研究的第一結果。Wang等。歸因于納米級表面上液滴接觸的減少是主要的三相接觸線張力。根據壓力穩定性實驗，研究小組進一步顯示了昆蟲如何從表面生物固體中汲取靈感，這些昆蟲可以承受雨滴的影響。結果現已發表在《科學進展》上。

納米級表面在生物有機體中具有多種作用，對昆蟲的生存至關重要，例如，蛾眼的抗反射特性，蚊子的抗霧特性，蟬的自清潔技術和蜻蜓的抗生物污垢。雨滴在飛蟲上的迅速脫落對于它們的生存也至關重要。例如，雨滴對蚊子的影響持續時間約為0.5到10毫秒;主動和被動液滴脫落機制相結合的時間框架。植物和蝴蝶的翅膀還可保持微尺度圖案，將液滴的沖擊分解成較小的碎片，以減少液滴的接觸時間。然而，材料科學家仍必須了解疏水昆蟲表面的高固形分率和納米級結構如何導致雨滴在撞擊時迅速脫離。為了探索紋理尺寸的影響和液固相互作用，Wang等。設計了一系列具有生物啟發性，類似昆蟲的紋理表面，并在其上覆蓋了一層硅烷單層以誘導表面疏水性(憎水性)，并進行了一系列實驗。

在實驗過程中，研究小組通過測試液滴保持了Cassie-Baxter狀態(異質表面潤濕)，并比較了水滴在紋理表面上的彈跳時間。具有小于300 nm的紋理大小的表面顯示減少的反彈液滴的接觸時間。與現有的表面濕潤理論相比，在固體表面上液滴接觸的取決于紋理尺寸的減少是首次研究。

從理論上講，接觸時間可以相對于水的密度和表面張力來預測。當液滴撞擊帶紋理的表面時，它散布到最大直徑并像“液體彈簧”一樣從表面縮回。在低固含量的帶紋理表面上，液滴的液-氣界面張力決定了液滴的彈簧常數。液體彈簧，同時從液體-固體相互作用的任何貢獻可以忽略不計。然而，科學家無法忽視高固相率紋理化表面，其中Φ液體-固體相互作用小號等于0.44，這是由于在液滴下方形成三相接觸線而產生的附加能量會影響其彈跳能量。為此，王等。考慮了三相接觸線張力(τ)，由Gibbs于1870年代首次引入，其中τ的實驗測量值取決于所研究的特定系統。

質感表面上彈跳液滴的運動學和表面的壓力穩定性

為了進一步了解液滴撞擊納米級表面的接觸時間的減少，Wang等人。基于展開和縮回過程，研究了彈跳液滴的運動學。盡管液滴在不同表面上的擴散速度相似，但在回縮階段，液滴需要更長的時間才能從具有較高固形分的表面完全回縮。這項工作表明如何增加固體分數，從而增加回縮時間。例如，超疏水性黑硅表面上的液滴可能以一致的速度縮回，以使液滴以最快的速度后退。因此，Wang等人出乎意料。注意到在100 nm 表面紋理上的超疏水反彈行為，固體分數為0.44

為了了解結果，科學家然后開發了一種通過系統地測量工程表面上前進和后退接觸角來量化接觸角滯后的方法。具有較高固體分數的表面延遲了液滴的回縮，特別是偏離了預期的超疏水彈跳行為。因此，很有趣的是要理解為什么防水昆蟲表面沒有采用具有較低固形分的質地來更有效地除水。為此，王等。研究了當水滴撞擊固體表面經歷兩種撞擊壓力模式時，紋理表面對撞擊液滴的壓力穩定性。第一種模式是液-固接觸表面的水錘壓力第二種模式是擴散階段的動壓。因此，研究小組表明，高固體含量是昆蟲承受雨滴沖擊壓力以使其完全脫落的重要要求。

固體成分的凹入微紋理表面的壓力穩定性測試

Lin Wang及其同事以這種方式展示了高固體表面上的納米級紋理如何首次減少了反彈液滴的接觸時間。這些發現揭示了一種前所未有的策略，可以減少液滴在固體表面彈跳的接觸時間。高固相率表面球隊取得超疏水彈跳行為(Φ 小號 = 0.44)與納米級紋理大小近似為100nm。這些發現揭示了昆蟲如何逃脫雨滴的高速撞擊。這項研究提供了實驗證據，以證明需要高固功能紋理來應對雨滴的沖擊壓力。從技術上講，是一種緊湊的納米級紋理材料，可以排斥液滴的高速撞擊 接觸時間減少的應用將在促進防污個人防護裝備，昆蟲大小的飛行機器人和小型無人機方面有一系列應用。