科学家传统上将此类劣化归因于两个主要过程。其一是机械应力，即水滴的反复接触产生摩擦，缓慢侵蚀涂层或导致其剥落。其二是化学损伤，特别是当水中含有酸或盐等物质时。
一种隐蔽的电气损伤源
如今，研究人员发现了另一种此前很大程度上被忽视的机制：水滴携带的电荷。
这项工作由马克斯·普朗克聚合物研究所所长汉斯-于尔根·巴特领导，并与波恩大学、华南理工大学、麻省理工学院和约翰内斯·古腾堡大学美因茨分校的研究人员合作完成。
“几年前，我们研究了水滴在表面滑动时如何带电背后的物理学原理。这是水滴中的一种‘摩擦电’，在物理上比之前假设的要复杂得多，”“界面物理”部门的团队负责人吕迪格·伯格说道，“当这种带电水滴撞击涂层时，它们会局部放电，并像小型闪电一样在特定点击穿涂层层——从而影响涂层的耐久性。”
换句话说，水滴在表面移动时可以带上电荷。当它随后撞击保护涂层时，该电荷可能会在撞击点突然放电，从而可能损坏材料。
测试数千个水滴
为了测试这些微小的电气事件能造成多大的损害，研究人员从均匀覆盖特氟龙（一种因用于煎锅而广为人知的材料）的表面开始。
他们反复将不带电的水滴落到特氟龙上。即使在3000次撞击后，显微镜检查显示涂层也没有可见的变化。
随后，研究团队改变了实验方法，让水滴在撞击特氟龙之前滚过常见材料。这些材料包括一盆家养植物的叶子、PVC和聚苯乙烯（如塑料窗户中常见的材料）。
当水在这些材料上移动时，水滴积累了电荷。然后，这些带电水滴被让其落到特氟龙表面上。
这一次，结果截然不同。在3000次撞击后，显微镜检查显示保护表面及其下方的金属都发生了明显的变化。
不同的表面产生不同的电荷
水滴带上多少电荷很大程度上取决于它所经过的材料。
“水滴滑动时获得的电荷很大程度上取决于具体的表面——我们测得的差异高达十倍，”该研究的第一作者倪中原解释道。“尽管如此，我们在所有实验中都检测到了涂层的变化。”
尽管电荷存在巨大差异，但每一项涉及带电水滴的实验都产生了可检测到的涂层变化。
迈向更持久的保护涂层
这些发现揭示了水导致保护表面逐渐劣化的一种被忽视的方式。除了摩擦和化学反应，带电水滴产生的微小放电也可能在涂层随时间推移而分解的过程中发挥作用。
研究人员希望这项发表在《自然》杂志上的发现能帮助科学家开发出更有效、更持久的涂层。此类材料可以改善对文化遗产地、汽车、大型建筑甚至普通花园围栏的保护。