受一种水栖蜘蛛的启发，研究人员创造出了一种新型表面材料，它能在水下数月保持干燥，还能极大地抵御细菌和藤壶等海洋生物的粘附。他们表示，这种表面材料易于生产、可扩展，而且具有广泛的实际应用价值。

在自然界行之有效的东西往往也能为人类所用。问题在于如何利用现有工具创造出所需的生物启发材料，而这有时说起来容易做起来难。

现在，由哈佛大学约翰-保尔森工程与应用科学学院（SEAS）领导的研究人员已经做到了这一点，他们从一种水栖蜘蛛身上获得灵感，开发出了一种超疏水的金属表面；也就是说，它能拒水，并能在水下保持干燥数月之久。

这项研究的共同作者之一乔安娜-艾曾伯格（Joanna Aizenberg）说："生物启发材料研究是一个极其令人兴奋的领域，它不断将大自然中进化出的优雅解决方案带入人造材料领域，使我们能够推出具有前所未有特性的新材料。这项研究体现了揭示这些原理如何能够开发出在水下保持超疏水性的表面"。

Argyroneta aquatica，又称潜水钟蛛，是目前已知的唯一一种几乎完全生活在水下的蜘蛛。数以百万计的粗糙憎水绒毛能捕获身体周围的空气，形成一个氧气库，并在蜘蛛的肺部和水之间形成一道屏障。蜘蛛毛发截留的薄薄一层空气被称为"底盘"（plastron）。

几十年来，研究人员已经知道，从理论上讲，创造稳定的水下底盘是可能的。然而，在实践中，制造潜水钟蜘蛛那样的粗糙表面会使表面的机械强度降低，容易受到温度和压力微小变化的影响。而且在以前的实验中，表面只能保持干燥数小时。

研究人员知道，润湿性对分子水平的表面特性非常敏感，并受到表面形貌的强烈影响。因此，他们创造了一种亲气钛合金表面--即能吸引和排出空气或气体气泡的表面--并利用电化学氧化形成氧化层，同时对形成的氧化物进行化学溶解，从而产生纳米级的粗糙度。

为了测试这种表面的稳定性，研究人员对其进行了弯曲、扭转、冷热水喷射以及沙子和钢材磨蚀，结果发现它仍然具有亲气性。它在水中连续浸泡了 208 多天（在研究报告发表时，该表面仍浸泡在水中，没有任何降解迹象），并在装满血液的培养皿中浸泡了数百次。该表面能够大大减少大肠杆菌和藤壶的生长，并能完全防止贻贝附着。

该研究的第一作者亚历山大-特斯勒（Alexander Tesler）说："我们使用了一种理论家 20 年前提出的表征方法，证明了我们的表面是稳定的，这意味着我们不仅制造出了一种新型的极具排斥性、极其耐用的超疏水性表面，而且我们还可以用不同的材料再做一次。"

研究人员说，这种表面有多种用途。它可用于生物医学设备，以减少术后感染，或防止水下管道和传感器的腐蚀。它还可以与SEAS团队10多年前开发的另一种生物启发材料一起使用，这种材料被称为滑液注入多孔表面技术（SLIPS）。

这项研究的合著者斯特凡-科勒（Stefan Kolle）说："这种系统的稳定性、简易性和可扩展性使其在现实世界的应用中非常有价值。通过这里展示的表征方法，我们展示了一个简单的工具包，它可以让你优化超疏水表面以达到稳定性，这极大地改变了你的应用空间"。

这项研究发表在《自然-材料》（Nature Materials）杂志上，下面两段由 SEAS 制作的视频展示了这种新型表面如何排斥水和血液。