Los investigadores han encontrado una manera de hacer que los recubrimientos superficiales ultrafinos sean lo suficientemente robustos como para resistir arañazos y golpes. El nuevo material, desarrollado mediante la fusión de tecnologías de película fina y autorreparación, tiene una lista casi interminable de aplicaciones potenciales, incluida la autolimpieza, antihielo, anti-empañamiento, antibacteriano, Recubrimientos antiincrustantes y mejorados de intercambio de calor, dijeron los investigadores.

El nuevo estudio encontró que las cualidades de evaporación rápida de un polímero especializado que contiene una red de enlaces dinámicos en su columna vertebral ayudan a formar un polímero resistente al agua, Recubrimiento autorregenerador de espesores a nanoescala. El estudio, dirigido por el profesor de ingeniería y ciencia mecánica Urbana-Champaign de la Universidad de Illinois, Nenad Miljkovic, y el profesor de ingeniería y ciencia de los materiales, Christopher Evans, se publica en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

Para este estudio, El enfoque principal del grupo Miljkovic era aumentar la eficiencia de las centrales eléctricas de vapor, que son los mayores productores de electricidad a nivel mundial, mediante el uso de este tipo de recubrimientos en sus condensadores. "Los revestimientos, cuando se aplica a las superficies de los condensadores, hacerlos más resistentes al agua y eficientes en la formación de gotas de agua, que optimiza la transferencia de calor, "dijo el asistente de investigación graduado Jingcheng Ma, coautor principal del estudio.

Cuando se utiliza en plantas de energía de vapor, los recubrimientos delgados pueden tener una multitud de problemas de durabilidad, dijeron los investigadores. Los recubrimientos pueden romperse en semanas, a veces incluso horas. Una vida útil tan corta hace que la aplicación de los recubrimientos en el mundo real sea poco práctica, que ha sido un desafío fundamental en las ciencias mecánicas y de materiales durante aproximadamente ocho décadas. Los recubrimientos más gruesos pueden ser más duraderos, pero reducen la transferencia de calor y erosionan el beneficio asociado del recubrimiento.

Estudios anteriores han demostrado que la mayoría de los recubrimientos ultrafinos desarrollan pequeños defectos por orificios una vez que se curan sobre una superficie. El vapor penetra a través de estos defectos, que conduce a la deslaminación gradual del revestimiento, los investigadores dijeron, por lo que su objetivo era desarrollar un película delgada resistente al agua y mejoran la eficiencia energética general de las plantas de energía de vapor en un varios por ciento.

"Los materiales autocurativos pueden reciclarse y reprocesarse por sí mismos, ", Dijo Evans." Descubrimos que podemos utilizar con éxito la curación habilitada por los vínculos dinámicos, permitiendo que los recubrimientos se autoreparen en respuesta al rayado o para evitar que crezcan poros ".

Llamado dyn-PDMS, el material se puede recubrir fácilmente por inmersión sobre materiales en capas a nanoescala en varias superficies como el silicio, aluminio, cobre o acero.

"Una de las razones por las que podemos obtener capas tan delgadas es porque los disolventes utilizados en la reacción se evaporan muy rápidamente, dejando solo el polímero, "Evans dijo." Además, una vez curado, el material se repara a sí mismo desde los arañazos muy rápido, tan rápido que es difícil de observar en tiempo real. No vemos este comportamiento en general, muestras a granel del material, solo en la película delgada, y esa es una pregunta que estamos tratando de responder ahora ".

Los investigadores postulan que los recubrimientos ultrafinos desarrollados en este estudio ofrecen una solución para materiales resistentes al agua sostenibles y plantean preguntas científicas abiertas dentro de la ciencia de los materiales y la mecánica de fluidos que siguen sin respuesta.