受一種水棲蜘蛛的啟發，研究人員創造了一種新型表面材料，它能在水下數月保持乾燥，還能極大地抵禦細菌和藤壺等海洋生物的黏附。他們表示，這種表面材料易於生產、可擴展，而且具有廣泛的實際應用價值。

在自然界中行之有效的東西往往也能為人類所用。問題在於如何利用現有工具創造出所需的生物啟發材料，而這有時說起來容易做起來難。

現在，由哈佛大學約翰-保爾森工程與應用科學學院（SEAS）領導的研究人員已經做到了這一點，他們從一種水棲蜘蛛身上獲得靈感，開發了一種超疏水的金屬表面；也就是說，它能拒水，並能在水下保持乾燥數月之久。

這項研究的共同作者之一喬安娜-艾曾伯格（Joanna Aizenberg）說：「生物啟發材料研究是一個極其令人興奮的領域，它不斷將大自然中進化出的優雅解決方案帶入人造材料領域，使我們能夠推出具有前所未有特性的新材料。這項研究體現了揭示這些原理如何能夠開發出在水下保持超疏水性的​​表面”。

Argyroneta aquatica，又稱為潛水鐘蛛，是目前已知的唯一一種幾乎完全生活在水下的蜘蛛。數以百萬計的粗糙憎水絨毛能捕獲身體周圍的空氣，形成一個氧氣庫，並在蜘蛛的肺部和水之間形成一道屏障。蜘蛛毛髮截留的薄薄一層空氣被稱為”底盤”（plastron）。

幾十年來，研究人員已經知道，從理論上講，創造穩定的水下底盤是可能的。然而，在實務上，製造潛水鐘蜘蛛那樣的粗糙表面會使表面的機械強度降低，容易受到溫度和壓力微小變化的影響。而且在先前的實驗中，表面只能保持乾燥數小時。

研究人員知道，潤濕性對分子層面的表面特性非常敏感，並受到表面形貌的強烈影響。因此，他們創造了一種親氣鈦合金表面–即能吸引和排出空氣或氣體氣泡的表面–並利用電化學氧化形成氧化層，同時對形成的氧化物進行化學溶解，從而產生奈米級的粗糙度。

為了測試這種表面的穩定性，研究人員對其進行了彎曲、扭轉、冷熱水噴射以及沙子和鋼材磨蝕，結果發現它仍然具有親氣性。它在水中連續浸泡了208 多天（在研究報告發表時，該表面仍浸泡在水中，沒有任何降解跡象），並在裝滿血液的培養皿中浸泡了數百次。此表面能夠大幅減少大腸桿菌和藤壺的生長，並能完全防止貽貝附著。

研究的第一作者亞歷山大-特斯勒（Alexander Tesler）說：”我們使用了一種理論家20 年前提出的表徵方法，證明了我們的表面是穩定的，這意味著我們不僅製造出了一種新型的極具排斥性、極其耐用的超疏水性表面，而且我們還可以用不同的材料再做一次。”

研究人員說，這種表面有多種用途。它可用於生物醫學設備，以減少術後感染，或防止水下管道和感測器的腐蝕。它也可以與SEAS團隊10多年前開發的另一種生物啟發材料一起使用，這種材料被稱為滑液注入多孔表面技術（SLIPS）。

這項研究的合著者斯特凡-科勒（Stefan Kolle）說：「這種系統的穩定性、簡易性和可擴展性使其在現實世界的應用中非常有價值。透過這裡展示的表徵方法，我們展示了一個簡單的工具包，它可以讓你優化超疏水錶面以達到穩定性，這極大地改變了你的應用空間”。

這項研究發表在《自然-材料》（Nature Materials）雜誌上，以下兩段由SEAS 製作的影片展示了這種新型表面如何排斥水和血液。