研究人員受水棲蜘蛛（Argyroneta aquatica spider）的啟發，開發出超疏水性表面，其穩定的底盤可在水下持續數月。這種表面可應用於生物醫學領域，如減少手術感染；也可應用於工業領域，如防止管道腐蝕。

一種蜘蛛一生都生活在水下，儘管它的肺部只能呼吸大氣中的氧氣。它是如何做到的？這種名為Argyroneta aquatica 的蜘蛛身上有數百萬根粗糙的憎水絨毛，這些絨毛能捕捉身體周圍的空氣，形成一個氧氣庫，成為蜘蛛肺部與水之間的屏障。

幾十年來，材料科學家一直在試圖利用這層薄薄的空氣保護作用。這樣做可以製造出水下超疏水錶面，防止腐蝕、細菌生長、海洋生物附著、化學污垢以及液體對錶面的其他有害影響。但事實證明，plastrons 在水下極不穩定，只能在實驗室中保持表面乾燥數小時。現在，由哈佛大學約翰-保爾森工程與應用科學學院（SEAS）、哈佛大學Wyss 生物啟發工程研究所、德國埃爾蘭根-紐倫堡弗里德里希-亞歷山大大學和芬蘭阿爾託大學領導的研究小組開發了一種超疏水錶面，這種表面具有穩定的質膜，可在水中保持數月之久。團隊的整體策略是創造持久的水下超疏水性表面，這種表面能排斥血液，並大大減少或防止細菌和藤壺、貽貝等海洋生物的附著，從而在生物醫學和工業領域開闢了一系列應用前景。”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見特性的新材料，”該論文的共同作者、SEAS材料科學艾米-史密斯-貝裡爾森教授（Amy Smith Berylson Professor of Materials Science）、化學與化學生物學教授喬安娜-艾曾伯格（Joanna Aizenberg）說。”這項研究證明了揭示這些原理可以開發出在水中保持超疏水性的​​表面。”Aizenberg 也是Wyss 研究所的副教員。這項研究發表在《自然-材料》（Nature Materials）雜誌。20 年前，研究人員就已經知道，穩定的水下底盤在理論上是可行的，但直到現在，他們還未能在實驗中證明這一點。Plastrons 的最大問題之一是，它們需要粗糙的表面才能形成，就像Argyroneta aquatica 的毛髮一樣。但這種粗糙使表面的機械性不穩定，容易受到溫度、壓力或微小缺陷的任何微小擾動的影響。由一種常用且廉價的鈦合金製成的嗜氣性表面具有持久的質膜，在血液培養皿中浸泡數百次後仍能保持乾燥。圖片來源：Alexander B. Tesler/Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg創新技術和發現目前評估人工製造的超疏水錶面的技術只考慮了兩個參數，而這兩個參數並不能提供足夠的資訊來說明空氣質點在水下的穩定性。來自阿爾託大學的Aizenberg、Jaakko VI Timonen 和Robin HA Ras，以及來自佛羅裡達大學的Alexander B. Tesler 和Wolfgang H. Goldmann 及其團隊確定了更多的參數，包括表面粗糙度、表面分子的疏水性、質面覆蓋率、接觸角等資訊。利用這種新方法和一種簡單的製造技術，研究小組用一種常用的廉價鈦合金設計出了一種所謂的親氣表面，這種表面具有持久的質膜，比以前的實驗更能保持表面乾燥數千小時，甚至比生物物種的質膜更持久。特斯勒曾在SEAS 和Wyss 研究所從事博士後研究，也是這篇論文的第一作者，他說：”我們使用了20 年前理論家提出的一種表徵方法，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度排斥、極其持久的超疏水性表面，而且我們還可以有途徑用不同的材料再做一次。”為了證明羽狀體的穩定性，研究人員對其表面進行了各種試驗–彎曲、扭曲、用熱水和冷水噴射、用沙子和鋼材打磨，以阻止其表面保持嗜氣性。它在水中浸泡了208 天，並在血液培養皿中浸泡了數百次。它嚴重減少了大腸桿菌和藤壺在其表面的生長，並完全阻止了貽貝的黏附。”該系統的穩定性、簡易性和可擴展性使其在實際應用中非常有價值，”論文共同作者、SEAS 研究生Stefan Kolle 說。”透過這裡展示的表徵方法，我們展示了一個簡單的工具包可以優化超疏水錶面以達到穩定性，這極大地改變了應用空間。”論文的資深作者、前哈佛大學研究員戈德曼表示，這個應用空間包括生物醫學應用，可用於減少術後感染，或用作支架等可生物降解的植入物。它還可用於水下，防止管道和感測器腐蝕。未來，它甚至可以與艾森伯格和她的團隊十多年前開發的被稱為SLIPS的超滑塗層（注入液體的多孔表面）結合使用，進一步保護表面不受污染。