Rendu SiO₂/Si Surfaces omniphobes en sculptant des microtextures à gaz comprenant des cavités ou des piliers réentrants

Nous présentons des protocoles de microfabrication pour rendre les matériaux intrinsèquement mouillants répulsifs aux liquides (omniphobes) en créant des microtextures de gaz (GEM) sur eux comprenant des cavités et des piliers avec des caractéristiques de réentrant et doublement réentrant. Plus précisément, nous utilisons SiO₂/Si comme système modèle et partageons des protocoles pour la conception bidimensionnelle (2D), la photolithographie, les techniques de gravure isotropique/anisotropique, la croissance de l’oxyde thermique, le nettoyage du piranha et le stockage vers la réalisation de ces microtextures. Même si la sagesse conventionnelle indique que le durcissement intrinsèquedes des surfaces mouillantes(o 'lt; 90 ') les rend encore plus mouillantes('r 'lt; 'o 'lt; 90 '), les GEM démontrent la répulsivité liquide malgré la mouillabilité intrinsèque du substrat. Par exemple, en dépit de l’amabilité intrinsèque de la silice _o 40 pour le système d’eau/air, et_{de l’o} à 20 degrés pour le système hexadecane/air, les GEM comprenant des cavités piègent l’air solidement lors de l’immersion dans ces liquides, et les angles de contact apparents pour les gouttelettes sont de 90euros. Les caractéristiques de réentrant et doublement reentrantdansles stabilisent le ménisque liquide intrus, piégeant ainsi le système liquide-solide-vapeur dans des états métastatiques remplis d’air (États de Cassie) et retardant les transitions de mouillage à l’état thermodynamique-stable entièrement rempli (état de Wenzel) par, par exemple, des heures à des mois. De même, les surfaces SiO₂/Si avec des rangées de micropillars de reentrant et doublement réentrants démontrent des angles de contact extrêmement élevés(r_à 150 '160 ') et une hystérèse à angle de contact faible pour les liquides de la sonde, ainsi caractérisés comme superomniphobes. Cependant, lors de l’immersion dans les mêmes liquides, ces surfaces perdent considérablement leur superomniphobicité et sont entièrement remplies au sein de l’indice 1. Pour relever ce défi, nous présentons des protocoles pour les conceptions hybrides qui comprennent des rangées de piliers doublement réentrants entourés de murs avec des profils doublement entrants. En effet, les microtextures hybrides piègent l’air lors de l’immersion dans les liquides de la sonde. En résumé, les protocoles décrits ici devraient permettre d’enquêter sur les GEM dans le contexte de la réalisation de l’omniphobicité sans revêtements chimiques, tels que les perfluorocarbures, qui pourraient débloquer la portée des matériaux communs peu coûteux pour les applications comme matériaux omniphobes. Les microtextures de silice pourraient également servir de modèles pour les matériaux mous.