Se formó una microestructura de tres capas en la superficie del acero inoxidable a través de una simple ablación con láser de femtosegundo. La superficie estructural exhibe superhidrofilicidad en aire y superhidrofobicidad/superhidrofobicidad en agua. Después de una modificación adicional con ácido esteárico, la superficie se vuelve superhidrófoba y subacuática superoleófila/superoleófila. A través de esta tecnología, la boquilla de la aguja se modifica para tener una súper humectabilidad. Cuando la boquilla se usa para liberar líquidos y gases, el tamaño del agua distribuida, las gotas de aceite y las burbujas se reduce significativamente. Hemos demostrado que las boquillas superhidrófobas bajo el agua pueden distribuir el volumen de nanolitros de burbujas sin reducir el diámetro de la boquilla. También previene eficazmente la retención de líquido en la abertura de la aguja. Por lo tanto, la reducción en el tamaño de gota/burbuja y la tasa de retención nos permite mejorar significativamente la precisión del volumen y la resolución durante la operación y el transporte de soluciones acuosas y gases. Las boquillas ultrahumadas inducidas por láser de femtosegundo se pueden utilizar para transferencia de líquidos de alta resolución, impresión de inyección de tinta, impresión 3D, pipetas, equipos médicos, ingeniería celular, detección biológica, reactores microquímicos y reducción de emisiones de gases industriales.

Debido a su amplia gama de aplicaciones, como transporte de líquidos, impresión de inyección de tinta, impresión 3D de alta resolución, ingeniería celular, microrreactores, análisis biológico, biosensores, producción de energía, ingeniería química y remediación ambiental, la generación y manipulación de pequeñas gotas (hasta micro o nano escala) Y las burbujas finas están recibiendo cada vez más atención. Las comunidades científica e industrial han hecho esfuerzos significativos para generar gotitas más pequeñas reduciendo el tamaño de la boquilla o utilizando mecanismos de accionamiento especiales tales como gotitas. Sin embargo, las boquillas y los métodos de dispensación tradicionales todavía se enfrentan a muchas limitaciones. Además, si el tamaño de la boquilla de la aguja se reduce al límite especificado por la tecnología de fabricación existente, será difícil reducir adicionalmente el volumen de las gotitas dispensadas. De hecho, la adhesión y la retención de líquidos en boquillas ordinarias son los problemas más graves en muchas aplicaciones biomédicas y químicas, ya que reducen la precisión del volumen y aumentan el riesgo de contaminación cruzada. Para superar los problemas anteriores, recientemente se ha recubierto una microestructura superhidrófoba en la superficie de las agujas de jeringa comerciales, lo que puede mejorar en gran medida la capacidad de la boquilla para pulverizar pequeñas gotas de agua.

En la naturaleza, las superficies de muchos animales y plantas exhiben diversas humectabilidad especial. Los fenómenos naturales nos inspiran a diseñar propiedades humectantes especiales en sustratos sólidos combinando la composición química y las micro/nanoestructuras superficiales en capas, al tiempo que reduce la adhesión entre boquillas en forma de aguja y gotas de agua/gotas de aceite/burbujas.

Aquí, hemos desarrollado un método simple para lograr una superhidrofobicidad diferente en superficies de acero inoxidable a través del tratamiento con láser de femtosegundos, que incluye superhidrofobicidad y superhidrofilicidad en el aire, superhidrofobicidad y superhidrofilicidad en agua. Se estudió sistemáticamente la influencia de la superhumedad de la superficie de las boquillas de acero inoxidable en el volumen de gotas de agua, gotas de aceite bajo el agua y burbujas subacuáticas en la boquilla. Encontramos que la superhidrofobicidad inducida por láser, la superoleofobia subacuática y la superoleofobia subacuática pueden reducir significativamente el tamaño de las gotas de agua, las gotas de aceite y las burbujas separadas de la boquilla estructural, evitando la retención de líquido en la boca de la aguja.