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荷叶表面粗糙的微观结构

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不同表面水滴接触界面状态

如果是水滴从高处滴落到超疏水表面上，它们不会润湿表面，甚至还能弹跳起来。

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从高处下落的水滴在超疏水表面上弹跳

而原本静止的水滴，我们也有办法能让它自己“蹦起来”。这个办法就是降低周围环境的气压。研究者们先让小水滴静止在超疏水表面上，然后降低周围的气压。当气压降低到一定程度之后，水滴自己就会蹦跳起来，并且还像蹦床运动员一样能够越跳越高。

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从疏水表面上自己跳起来的水滴

在密闭环境下，当环境气压降低并保证较低的环境湿度时，水分子的扩散就会加剧，从而加速液体蒸发。蒸发的方向是四面八方的，水滴的下方也不例外。而当水滴“坐”在超疏水表面上时，水滴在下部的蒸发就会受到阻碍。超疏水表面的空隙是开放的，但即使如此，空气在其中依然不能那么顺畅的流动。这样一来，随着水滴的蒸发，在水滴下方水蒸气就会聚集起来，产生一个过压强。这个额外的压强会给水滴一个向上的力，当压力超过了重力加上水与基底的黏附力时，水滴会被顶得跳起来啦。当然，在设计超疏水基底的时候要保证结构足够矮，足够拥挤，才能使气体流通不顺畅。

水滴被弹起之后获得了动能，当上升到一定高度之后自然会下落碰撞超疏水表面。超疏水表面对水的黏附力极低，因此水滴在碰撞超疏水表面时不会因黏附而损失很多能量，并且会在表面弹跳。

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积攒在凸起之间的水蒸气让水滴跳了起来

此外，碰撞时基底结构中的水蒸气又会助水滴“一臂之力”，从而水滴在每一次碰撞时都会获得一个加速度，进而越蹦越高，就像一个蹦床运动员一样。

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和蹦床上的人一样，水滴也可以越跳越高

水滴的跳动还可以带动悬臂进行持续的振动：

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这个现象看起来不同寻常，不过它和日常生活中也能看到的另一个现象也有相似之处。大家应该都见过水滴到火热的炉子上，发出呲呲的声音，水滴到处翻滚而不会润湿炉子，最终蒸发殆尽，这其实是高温下水蒸气把水滴托起的结果。这种现象物理学上称为莱顿弗罗斯特效应。

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莱顿弗罗斯特效应，在温度远超沸点的灼热表面上，蒸汽托起水滴并推动它移动

除了蹦跳的水滴之外，研究者还向人们展示了更加酷炫的“冰滴飞起”现象。在同样的低压条件下，将过冷水（或因为水中缺少凝结核，或其它原因，在0℃以下还保持着液态，这样的水叫过冷水）置于超疏水表面上，随着时间推移，过冷水结冰，而“结冰 低压”同样可以导致一个加速蒸发的过程，从而推动冰滴，使它从表面上腾空而起。

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“冰滴飞起”

对于需要预防结冰的表面，这种现象看起来是个好消息。不过，德国马普所的福尔默教授指出，尽管这一系列工作很酷炫，但如何应用它还是个难题。尤其在户外的开放环境下，依靠降低气压来防止结冰很难操作。

总之，这还是一项非常有趣的发现，它也让我们对超疏水表面上水滴的性质有了新的认识。相信在不久的将来，会有更多更酷炫的超疏水材料出现。

编辑：王晁阳（“学科王”教育考试网）

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