Las gotas de agua rebotan en estas nuevas superficies autolimpiables

Las gotas de agua rebotan en estas nuevas superficies autolimpiables

El agua se acumula en una superficie con el recubrimiento de nanopartículas.

El agua se acumula en una superficie con el recubrimiento de nanopartículas.

Yao Lu

Todos los días interactuamos con una miríada de superficies que van desde tejidos blandos hasta metales duros. Inevitablemente, esto significa que tenemos que pasar nuestro tiempo limpiándolos. Una clase de materiales autolimpiantes sin duda nos facilitaría la vida.

Los intentos anteriores de crear estos materiales se han centrado en el desarrollo de superficies ásperas y cerosas; estas gotas de agua ruedan a lo largo de la superficie, recogiendo suciedad y polvo a medida que avanzan. Estos materiales han tenido relativo éxito, pero tienen muchas limitaciones. Por ejemplo, se desgastan fácilmente y se contaminan fácilmente con aceites como los que se encuentran en nuestra piel. Afortunadamente, los científicos ahora han desarrollado un revestimiento impermeable y autolimpiante que se puede aplicar a materiales tan suaves como el algodón y tan duros como el vidrio.

Este recubrimiento está compuesto por nanopartículas de dióxido de titanio (TiO2) con dos distribuciones de tamaño, distribuidas como una suspensión en etanol que contiene el químico perfluorooctiltrietoxisilano. Después de la aplicación, se permite que el etanol se evapore durante 180 segundos antes de que el recubrimiento esté listo para usar. Este recubrimiento se puede rociar, sumergir o pintar sobre una superficie y conserva su rendimiento después de varios tipos de daños.

Los científicos han demostrado que estos materiales exhiben una impermeabilidad extrema al agua; el agua en la superficie se convierte en gotitas casi esféricas. De hecho, estas superficies en realidad eliminan la humectación, lo que significa que los científicos pudieron ver gotas de agua rebotando en la superficie.

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Las gotas de agua son repelidas activamente desde la superficie.

El revestimiento también tiene buenas propiedades de autolimpieza (lo que significa que el agua arrastra el polvo cuando se repele) cuando se aplica a materiales más blandos como el algodón y el papel. Los científicos probaron las propiedades de autolimpieza vertiendo agua sobre papel de filtro rociado contaminado con polvo artificial. La suciedad se eliminó por completo del papel de filtro revestido por pulverización, pero permaneció en el papel de filtro de control. Estos revestimientos han conservado su rendimiento después de haber sido sometidos a una variedad de daños, incluido el frotamiento de los dedos para contaminar las superficies con aceites, arañazos de cuchillos y múltiples ciclos de abrasión con papel de lija.

Los investigadores también comprobaron si estas propiedades de autorreparación permanecían intactas una vez contaminadas con aceite. Por lo general, dicha impermeabilidad al agua se elimina por la contaminación del aceite, que tiene una tensión superficial más baja que permite que el aceite penetre. Para las muestras contaminadas con aceite, las propiedades de autolimpieza estaban intactas. Pero no fue suficiente. Los científicos fueron más allá y demostraron que estas propiedades de autolimpieza se mantuvieron incluso cuando la superficie estaba completamente sumergida en aceite.

Las superficies rugosas de estos recubrimientos son esenciales para su funcionalidad y se desgastan fácilmente, lo que destruye estas propiedades de autolimpieza. Para superar estas limitaciones, estos científicos desarrollaron un método para unir los revestimientos a superficies duras mediante adhesivos. Demostraron que cuando el recubrimiento se aplicaba a la cinta de doble cara, podía resistir el deslizamiento de un dedo sin eliminar estas propiedades de autolimpieza.

Estos estudios demuestran una nueva clase de revestimientos resistentes y autolimpiantes que podrían aplicarse ampliamente a una variedad de superficies blandas y duras. A pesar de su superficie rugosa, son un excelente candidato para la lubricación de cojinetes y engranajes, que requieren un recubrimiento capaz de mantener la repelencia al agua en presencia de aceites lubricantes.

La ciencia2015. DOI: 10.1126/science.aaa0946 (Acerca de los DOI).

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