Una nueva clase de nanomateriales superhidrofóbicos podría simplificar el proceso de protección de las superficies del agua.
Un material hecho por científicos de la Universidad de Rice, la Universidad de Swansea, la Universidad de Bristol y la Universidad de Niza, Sophia Antipolis es económico, no tóxico y se puede aplicar a una variedad de superficies mediante pulverización o recubrimiento por rotación.
Los investigadores dirigidos por el químico de Rice Andrew Barron informaron sobre su hallazgo en la revista American Chemical Society Materiales e interfaces aplicados por ACS .
El material a base de hidrocarburos puede ser un reemplazo "verde" de fluorocarbonos costosos y peligrosos comúnmente utilizados para aplicaciones superhidrofóbicas, dijo Barron.
"La naturaleza sabe cómo fabricar estos materiales y mantener el medio ambiente", dijo Barron. "Nuestro trabajo ha sido descubrir cómo y por qué, y emular eso".
La hoja de loto estaba en sus mentes cuando los investigadores intentaron imitar una de las superficies más hidrofóbicas y repelentes de agua del planeta. Barron dijo que las habilidades de la hoja surgen de su jerarquía de estructuras dobles microscópicas y a nanoescala.
"En la hoja de loto, esto se debe a papilas dentro de la epidermis y ceras epicuticulares en la parte superior", dijo. "En nuestro material, hay una microestructura creada por la aglomeración de nanopartículas de alúmina que imitan las papilas y los restos orgánicos hiperramificados"simulando el efecto de las ceras epicuticulares "
La fabricación y las pruebas de lo que los investigadores llaman un material ramificado de hidrocarburos de baja energía superficial LSEM fueron realizadas por el autor principal Shirin Alexander, un oficial de investigación en el Instituto de Investigación de Seguridad Energética en el Campus de la Bahía de la Universidad de Swansea.
Allí, Alexander recubrió nanopartículas de óxido de aluminio fácilmente sintetizadas con ácidos carboxílicos modificados que presentan cadenas de hidrocarburos altamente ramificadas. Estas cadenas puntiagudas son la primera línea de defensa contra el agua, haciendo que la superficie sea rugosa. Esta rugosidad, una característica de los materiales hidrófobos, atrapa uncapa de aire y minimiza el contacto entre la superficie y las gotas de agua, lo que les permite deslizarse.
Para ser superhidrofóbico, un material debe tener un ángulo de contacto con el agua mayor de 150 grados. El ángulo de contacto es el ángulo en el que la superficie del agua se encuentra con la superficie del material. Cuanto mayor sea el rebordear, mayor será el ángulo.un ángulo de 0 grados es básicamente un charco, mientras que un ángulo máximo de 180 grados define una esfera que solo toca la superficie.
El LSEM del equipo de Barron, con un ángulo observado de aproximadamente 155 grados, es esencialmente equivalente a los mejores recubrimientos superhidrofóbicos a base de fluorocarbono, dijo Barron. Incluso con técnicas de recubrimiento variadas y temperaturas de curado, el material retuvo sus cualidades, informaron los investigadores.
Las aplicaciones potenciales incluyen recubrimientos reductores de fricción para aplicaciones marinas donde existe un acuerdo internacional para tratar de mantener el agua segura de aditivos potencialmente peligrosos como los fluorocarbonos, dijo Barron. "Las superficies texturizadas de otros recubrimientos superhidrofóbicos a menudo se dañan y, por lo tanto, reducen la hidrofobianaturaleza ", dijo." Nuestro material tiene una estructura jerárquica más aleatoria que puede soportar daños y mantener sus efectos ".
Dijo que el equipo está trabajando para mejorar la adhesión del material a varios sustratos, así como también está buscando una aplicación a gran escala a las superficies.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :