Una gota de agua se asienta sobre pelos con forma de batidor de huevos en un Salvinia molesta hoja. Crédito:Imagen cortesía de la Universidad Estatal de Ohio.
Una hierba flotante que obstruye las vías fluviales de todo el mundo tiene al menos una característica redentora:está inspirada en un revestimiento impermeable de alta tecnología destinado a barcos y submarinos.
El helecho brasileño Salvinia molesta ha proliferado en América y Australia en parte porque su superficie está salpicada de pelos de formas extrañas que atrapan el aire, reducir la fricción, y ayudar a que la planta se mantenga a flote.
En la edición del 1 de noviembre de la Revista de ciencia coloide y de interfaz, Los ingenieros de la Universidad Estatal de Ohio describen cómo recrearon la textura, que se asemeja a una alfombra de diminutas fibras en forma de batidor de huevos. El revestimiento de plástico que crearon en el laboratorio es suave y lujoso, como una alfombra de pelusa microscópica.
En naturaleza, Las bolsas de aire atrapadas en la base de los pelos de Salvinia reducen la fricción en el agua y ayudan a la planta a flotar. mientras que una región pegajosa en las puntas de los batidores de huevos se adhiere ligeramente al agua, proporcionando estabilidad.
Es la combinación de superficies resbaladizas y pegajosas lo que hace que la textura sea tan especial, dijo Bharat Bhushan, Académico eminente de Ohio y profesor Howard D. Winbigler de ingeniería mecánica en el estado de Ohio.
"La hoja de Salvinia es una estructura híbrida asombrosa. Los lados de los pelos son hidrófobos, por naturaleza, están cubiertos con cera, lo que evita que el agua toque las hojas y atrapa el aire debajo de la forma de batidor de huevos en la parte superior. El aire atrapado le da flotabilidad a la planta, " él dijo.
"Pero la parte superior de los pelos es hidrófila. Se adhieren al agua solo un poquito, que mantiene la planta estable en la superficie del agua ".
Esta es una micrografía óptica de pelos en forma de batidor de huevos en la superficie de la hoja de la planta acuática. Salvinia molesta . Los pelos reducen la fricción y ayudan a que la planta se mantenga a flote. Los ingenieros de la Universidad Estatal de Ohio han replicado la superficie en un revestimiento de plástico que podría reducir la resistencia y aumentar la flotabilidad en barcos y submarinos. Crédito:Imagen cortesía de la Universidad Estatal de Ohio.
En pruebas, el recubrimiento funcionó tal como lo hacen los pelos de Salvinia en la naturaleza. Las bases de los cabellos estaban resbaladizas, mientras que las puntas de los pelos estaban pegajosas. Las gotas de agua no penetraron entre los pelos, pero, en cambio, se aferró a la parte superior de las estructuras del batidor de huevos, incluso cuando la muestra de recubrimiento se volteó de lado a una vertical de 90 grados.
Con desarrollo comercial, el revestimiento podría reducir la resistencia y aumentar la flotabilidad y la estabilidad en barcos y submarinos, Dijo Bhushan.
Bhushan y el estudiante de maestría Jams Hunt compararon la pegajosidad de su revestimiento de plástico con la pegajosidad de la hoja natural de Salvinia usando un microscopio de fuerza atómica. Las dos superficies se comportaron de manera casi idéntica, con el revestimiento de plástico generando una fuerza adhesiva de 201 nanoNewtons (mil millonésimas de Newton) y la hoja generando 207 nanoNewtons.
Esa es una fuerza muy pequeña en comparación con los adhesivos familiares, como la cinta transparente o incluso la cinta de enmascarar. Pero la adhesión es similar a la de otra superficie natural estudiada por Bhushan y otros investigadores:los pies de gecko.
"He estudiado los pies del gecko, que son pegajosos, y la hoja de loto, que es resbaladizo, ", Dijo Bhushan." Salvinia combina aspectos de ambos ".
Bhushan desarrolla estructuras biomiméticas:estructuras artificiales creadas en el laboratorio para imitar las estructuras que se encuentran en la naturaleza. Los pies de gecko lo inspiraron a investigar un reposicionable, adhesivo "inteligente", y la hoja de loto inspiró la noción de vidrio que repele el agua y la suciedad.
Vino a estudiar Salvinia a través de un colega en el Invernadero de Ciencias Biológicas de la universidad, quien proporcionó muestras de la planta para el estudio.
Salvinia molesta, también conocida como salvinia gigante, es originario de Brasil, y es una planta popular para acuarios domésticos y estanques decorativos en todo el mundo. No necesita suciedad pero vive únicamente en el agua, incluso en agua en movimiento, como ríos y lagos.
En algún momento, la abundante planta escapó de las casas de la gente hacia la naturaleza. Ahora ha proliferado en vías navegables comerciales en América del Norte, Sudamerica, y Australia, donde se ha convertido en una especie invasora.
Si bien la planta es una molestia para los barcos en la actualidad, en última instancia, podría proporcionar un beneficio si se dispusiera de un recubrimiento comercial basado en su textura. Bhushan no tiene planes de comercializarlo él mismo, aunque.
"Con este estudio, hemos obtenido una visión profunda de un concepto muy simple [cómo funciona la hoja de Salvinia]. Ahí es donde está la diversión ", dijo." Además, Ya pasé a estudiar la piel de tiburón ".
