在粗糙固体表面，液滴的接触状态将决定表面的润湿特性，基本的接触状态包括：Wenzel 状态 ，此时液滴完全浸润粗糙凹槽；Cassie 状态 ，此时液滴与粗糙凹槽间存在截留空气,使得液滴底面形成液-固和液-气复合界面。
液滴处于 Wenzel 状态时，其与固体表面间黏附作用较强，表现出较大的接触角滞后现象；
处于Cassie 状态时，接触角滞后作用极小，液滴可以轻易从固体表面滚落 。
因此，为了让固体表面具有超疏水性能,应使液滴处于 Cassie 状态。然而，由于固体表面的粗糙结构特征、物理化学特性以及外部激励因素的影响，液滴容易从 Cassie 状态向 Wenzel状态发生不可逆的转变，固体表面也会因此而丧失超疏水性能以及相应的特殊功能。因此，加强 Cassie状态的稳定性，避免润湿状态的转变是固体表面保持稳定超疏水性能的必要条件。
因此，表面粗糙并不一定就是亲水的，也不一定就是疏水的。
机械耐用的超疏水表面
超疏水性所必需的微观粗糙度特征的脆弱性阻碍了耐用非润湿表面的开发。超疏水表面上的机械磨损通常表现为水的粘附性增加，从而导致非润湿性的丧失。利用分层粗糙度（纳米级粗糙度在一定程度上受到大尺度特征的保护）可以提高耐磨性，避免使用亲水性大块材料有助于防止因磨损而形成亲水性缺陷。此外，还提出并证明了自修复疏水层和粗糙度模式。然而，机械接触不仅会损坏粗糙度图案，还会造成表面污染，从而缩短超疏水表面的使用寿命，尽管它具有自清洁效果。有人建议利用光催化效应和降低电阻来防止表面污染物的积累。不过，对有机污染物的抵御更具挑战性，已经证实了对有机液体无湿润性的疏油表面模式。虽然超疏水性表面的脆弱性目前限制了其适用性，但机械耐久性表面的开发将在未来实现广泛的新应用。
展开剩余70%石墨烯纳米纤维膜
确保稳定和多样化的锂供应对于电池相关行业越来越重要。将分子受体与石墨烯聚合物纳米纤维相结合的概念，以创建高度耐用且可重复使用的膜，用于选择性锂离子回收。具体来说，将作为离子受体的大环螯合配体（12C4）分子融入石墨烯-聚醚砜（PES）纳米纤维（CGPNF）膜中。直径约为 100 纳米的 CGPNF 膜在吸附锂离子后，直径和表面粗糙度都有所增加。理论计算表明，石墨烯纳米片提供了分子间的相互作用，使分子受体在纳米纤维中均匀分散和稳定吸附。石墨烯纳米片还增加了 CGPNF 膜的表面粗糙度和化学不均匀性，从而提高了其亲水性。CGPNF 膜的吸附等温线用伪二阶模型进行了更精确的描述，表明吸附动力学受化学吸附过程（即主客体相互作用）的支配。最后，在流动系统中，CGPNF 膜对锂离子的最大吸附容量为 86.3 mg g-1，并在 10 个再生周期后保持了 93% 以上的初始吸附容量。
增加表面粗糙度以提高亲水性和氢溢出效率
Ru 掺杂和空气等离子体处理不仅能调节氧空位以优化电子结构，还能增加表面粗糙度以提高亲水性和氢溢出效率。 因此，经过空气等离子体处理的掺杂 Ru 的 CoNi-LDH （P-Ru-CoNi-LDH）纳米管阵列显示出卓越的 HER 性能，在电流密度为 10 mA cm-2 时，过电位为 29 mV。此外，通过将 P-Ru-CoNi-LDH 组装为双电极尿素辅助水电解的阴极和阳极，在 10 mA cm-2 电流密度下只需 1.36 V 的较小电池电压，且可持续 100 h 而无任何明显的活性衰减，显示出卓越的耐久性。总的来说，P-Ru-CoNi-LDH 可以通过内在电子结构调控和外在表面润湿性改性来提高 HER 性能。这些发现为开发高性能 HER 电催化剂提供了一种有效的内在和外在协同效应途径，有望应用于其他研究领域。
用于集水的亲水性定向滑动粗糙表面
对于集水应用来说，既有利于水滴成核又有利于水滴去除的多功能表面是非常理想的，但这种表面并不多见。受投手植物和水稻叶片独特功能的启发，作者提出了一种亲水性定向滑动粗糙表面 (SRS)，它能够快速成核和去除水滴。表面由纳米挤压的定向微凹槽组成，其中的纳米混合物单独注入了亲水性液体润滑剂。通过分子动力学模拟证明，高效水滴成核的物理原因在于亲水性表面官能团，而快速去除水滴的原因则在于定向表面结构和滑溜界面显著减少了水滴的钉住现象。进一步证明，SRS 具有大表面积、亲水滑溜界面和定向斥液性能，在集水应用中优于传统的斥液表面。
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