Bioinspired wettability boundary stabilizes water sloshing

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作者
Jie Ma,Zidong Zhan,Zihao Zhang,Zhuoxing Liu,Jia Peng,Cunlong Yu,Lei Jiang,Lei Wu,Zhichao Dong
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science]
卷期号:11 (46): eadz7099-eadz7099
标识
DOI:10.1126/sciadv.adz7099
摘要

Liquid sloshing leads to spillage, waste, and operational inefficiency across multiple industries. Although strategies such as baffle designs and foam inserts exist, they often fall short in real-world dynamic conditions. Inspired by liquid-stabilizing mechanisms of pitcher plants and impact-dampening notches of water lilies, we introduce a dual-biomimetic cup design that enhances liquid stabilization using three-dimensional printing to construct structures and superhydrophobic coating for wettability boundary modification. Our system integrates patterned hydrophilic-superhydrophobic boundaries with strategically placed superhydrophobic notches, synergistically stabilizing water surfaces and dissipating oscillatory energy. Comprehensive tests—including centrifugal, vibrational, and real-world transport scenarios—demonstrated a spill rate of approaching 0%, as well as robust resistance to water sloshing. Notably, a four-tier tower of dual-biomimetic cups mounted on a car retained nearly 100% of their liquid after traversing 50 alternating speed bumps, whereas conventional cups lost more than 40%. Our bioinspired method demonstrates a scalable and versatile approach that bridges natural wetting strategies with practical engineering applications in liquid transport and containment.
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