在许多情况下，工程师们希望尽量减少水滴或其他液体与它们落在表面的接触。无论目的是防止飞机机翼或风力涡轮机叶片结冰，还是防止降雨过程中表面的热量损失，或防止暴露在海洋喷雾中的表面积聚盐分，让水滴尽可能快地弹回来，并尽可能减少与表面的接触量，都是保持系统正常运行的关键。
现在，麻省理工学院的一项研究表明，一种减少液滴和表面接触的新方法。以前的尝试，包括同一团队的成员，都专注于将液滴与表面接触的时间最小化，而新方法则专注于接触的空间范围，试图将液滴在弹回之前的扩散距离最小化。
麻省理工学院研究生亨利·路易斯·吉拉尔、博士后丹·索托和机械工程教授克里帕·瓦拉纳西在《ACS Nano》上发表的一篇研究论文中描述了这些新发现。这一过程的关键是在材料表面创造一系列凸起圆环形状，这将导致下落的液滴以碗状向上飞溅，而不是在表面平流。
这项研究是瓦拉纳西和团队之前的一个项目后续工作，在该项目中能够通过在表面创建凸的脊线来减少水滴在表面上的接触时间，从而破坏了撞击水滴的扩散模式。但是新研究更进一步，实现了液滴接触时间和接触面积的更大减少。例如，为了防止机翼结冰，有必要让撞击的水滴在比水结冰所需时间更短的时间内弹回地面。早期脊状表面确实成功地缩短了接触时间，从那时起，发现这里还有另一个问题：那就是在反弹和弹回之前，水滴扩散了多远。
减少撞击液滴的接触面积也应该对相互作用的转移特性产生显著影响。研究小组开展了一系列实验，结果表明，如果凸起的水圈大小刚好合适，覆盖在水面上，就会导致水从撞击的水滴向上方飞溅，形成碗状的飞溅，而向上飞溅的角度可以通过调节这些水圈的高度和轮廓来控制。如果环的大小与液滴大小相比过大或过小，系统效率就会降低，或者根本不起作用，但如果环的大小合适，效果就会非常显著。
结果表明，仅仅减少接触时间不足以达到最大程度的减少接触；关键是接触时间和范围的结合。在一个轴上的接触时间图和另一个轴上的接触面积图中，真正重要的是曲线下的总面积，即时间和接触范围的乘积。在以前的研究中，扩散区域是“另一个没有接触过的轴”。当开始这样做的时候，看到了一个剧烈的反应，液滴的总时间和面积接触减少了90%。通过形成‘水碗’来减少接触面积的想法，在减少总体互动方面的效果要比单独减少接触时间大得多。
当水滴开始在凸起的圆圈内散开时，它一碰到圆圈的边缘就开始偏转。动量被重新指向上方。尽管它最终会向外扩散，但它不再在表面，因此不会冷却表面，不会结冰，也不会堵塞“防水”织物上的毛孔。本身可以用不同的方法和不同材料制成，重要的大小和间距。在一些测试中，使用的是在基片上打印三维圆环，而在另一些测试中，使用的是与微芯片制造类似的蚀刻工艺产生图案的表面。其他环是通过电脑控制的塑料铣削制成，虽然较高速度的液滴撞击通常会对表面造成更大破坏。
但在这个系统中，较高速度实际上提高了重定向的效率，比较慢的速度清除更多液体。这对于实际应用来说是个好消息，例如在处理相对高速的降雨方面。实际上，越快，效果就越好。除了防止机翼结冰外，这个新系统还可以有广泛的应用。例如，“防水”面料会变得饱和，当水充满纤维之间的空间时就会开始渗漏，但当使用表面环处理时，面料保持排水能力的时间更长，总体表现更好，通过使用环结构，改善了50%。
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