La naturaleza ha trabajado durante eones para perfeccionar las texturas de la superficie que protegen, ocultan y ayudan a sobrevivir a todo tipo de criaturas.
Está la textura brillante que dispersa la luz de las alas de la mariposa morpho azul, la textura áspera y reductora de arrastre de la piel de tiburón y la textura pegajosa pero repelente al agua de los pétalos de rosa.
¿Pero cómo usar esas texturas y propiedades naturales en el mundo de la ingeniería? ¿Podría la textura ultrahidrófoba y repelente al agua de una planta de loto aplicarse de alguna manera al ala de un avión como un dispositivo antihielo? Los intentos anteriores han involucrado el moldeado de polímeros y otrosmateriales blandos o patrones de grabado en materiales duros que carecían de precisión y dependían de equipos costosos. ¿Pero qué hay de hacer bioestructuras metálicas moldeadas y económicas?
Martin Thuo de la Universidad Estatal de Iowa y los estudiantes de su grupo de investigación han encontrado un camino en su búsqueda de "ciencia / innovación frugal", lo que describe como "la capacidad de minimizar el costo y la complejidad al tiempo que proporciona soluciones eficientes para mejorar las condiciones humanas. "
Para este proyecto, están tomando su desarrollo previo de partículas metálicas líquidas y las están usando para hacer versiones metálicas perfectamente moldeadas de superficies naturales, incluido un pétalo de rosa. Pueden hacerlo sin calor ni presión, y sin dañar un pétalo.
Describen la tecnología a la que llaman BIOMAP en un artículo publicado recientemente en línea por Angewandte Chemie , una revista de la Sociedad Química Alemana. Thuo, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales con un nombramiento de cortesía en ingeniería eléctrica e informática, es el autor correspondiente. Los coautores son todos estudiantes del estado de Iowa en ciencia e ingeniería de materiales:Julia Chang, Andrew Martin y Chuanshen Du, estudiantes de doctorado; y Alana Pauls, estudiante de pregrado.
El estado de Iowa apoyó el proyecto con regalías de propiedad intelectual generadas por Thuo.
"Este proyecto surge de la observación de que la naturaleza tiene muchas cosas hermosas que hace", dijo Thuo. "La planta de loto, por ejemplo, vive en el agua pero no se moja. Nos gustan esas estructuras, pero noSolo hemos podido imitarlos con materiales blandos, queríamos usar metal ".
La clave de la tecnología son las partículas a microescala de metal líquido subenfriado, originalmente desarrolladas para soldar sin calor. Las partículas se crean cuando se exponen pequeñas gotas de metal en este caso, el metal de Field, una aleación de bismuto, indio y estaño.al oxígeno y se recubre con una capa de oxidación, atrapando el metal en su interior en estado líquido, incluso a temperatura ambiente.
El proceso BIOMAP utiliza partículas de diferentes tamaños, todas ellas de apenas unas millonésimas de metro de diámetro. Las partículas se aplican a una superficie, cubriéndola y ajustando todas las hendiduras, huecos y patrones a través de procesos autónomos deautofiltración, presión capilar y evaporación.
Un disparador químico une y solidifica las partículas entre sí y no a la superficie. Eso permite que se levanten réplicas metálicas sólidas, creando un relieve negativo de la textura de la superficie. Se pueden hacer relieves positivos utilizando la réplica inversa para crearun molde y luego repitiendo el proceso BIOMAP.
"Lo levantas, se ve exactamente igual", dijo Thuo, y señaló que los ingenieros podían identificar diferentes cultivares o rosas a través de sutiles diferencias en las réplicas metálicas de sus texturas.
Es importante destacar que las réplicas mantuvieron las propiedades físicas de las superficies, al igual que en la litografía blanda basada en elastómeros.
"La estructura de metal mantiene esas propiedades ultrahidrofóbicas, exactamente como una planta de loto o un pétalo de rosa", dijo Thuo. "Ponga una gota de agua en un pétalo de rosa de metal y la gota se pegará, pero en una hoja de loto de metalsimplemente fluye. "
Esas propiedades podrían aplicarse a las alas de los aviones para un mejor deshielo o para mejorar la transferencia de calor en los sistemas de aire acondicionado, dijo Thuo.
Así es como una pequeña innovación frugal "puede moldear las delicadas estructuras de un pétalo de rosa en una estructura de metal sólido", dijo Thuo. "Este es un método que esperamos que conduzca a nuevos enfoques para hacer superficies metálicas hidrofóbicas basadas enla estructura y no los revestimientos del metal. "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Iowa . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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