El proyecto 'verde' dirigido por científicos de Swansea podría reemplazar los materiales más costosos y peligrosos utilizados para impermeabilización y antiincrustante / empañamiento.

Los científicos del Instituto de Investigación de Seguridad Energética (ESRI) de la Universidad de Swansea han desarrollado nuevos materiales que no son tóxicos, económico y promete reemplazar los materiales más costosos y peligrosos utilizados para impermeabilización y antiincrustante / empañamiento.

Una nueva clase de nanomateriales con humectabilidad ajustable tiene aplicaciones importantes que van desde superficies antiincrustantes hasta impermeabilizantes. Los materiales fabricados por científicos de la Universidad de Swansea son económicos, no es tóxico y se puede aplicar a una variedad de superficies mediante recubrimiento por rociado o por rotación.

Los investigadores dirigidos por la Dra. Shirin Alexander y el profesor Andrew Barron informaron sobre su hallazgo en la revista de acceso abierto de la American Chemical Society. ACS Omega .

Los nanomateriales recubiertos por pulverización proporcionan textura a las superficies, independientemente del sustrato, y la funcionalidad química que puede alterar la superficie de superhidrofílica (humectante con agua) a superhidrofóbica (repelente al agua) según la elección de la funcionalidad personalizada.

Wafaa Al-Shatty, un estudiante de maestría en el Instituto de Investigación de Seguridad Energética en el Campus Bay de la Universidad de Swansea, llevó a cabo la fabricación y prueba de materiales de baja energía superficial a alta energía superficial.

Allí, sintetizó nanopartículas de óxido de aluminio utilizando ácidos carboxílicos lineales y ramificados de hidrocarburos (con diferentes energías superficiales) para demostrar que la hidrofobicidad se puede ajustar fácilmente en función de la naturaleza de la funcionalidad química. La investigación demuestra que los cambios sutiles en la cadena orgánica permiten el control de la humectabilidad de la superficie, aspereza, la energía superficial y la capacidad de las nanopartículas para comportarse como agentes tensioactivos.

Tanto la hidrofobicidad como la hidrofilia se ven reforzadas por la rugosidad. Las nanopartículas con la funcionalidad metoxi (-OCH3) exhiben una alta energía superficial y, por lo tanto, propiedades de superhidrofilicidad. Por otro lado, los hidrocarburos ramificados reducen la energía superficial. Las cadenas puntiagudas (ramificadas) son la primera línea de defensa contra el agua junto con la rugosidad de la superficie (causada por nanopartículas en ambos casos). Esto minimiza el contacto entre la superficie y las gotas de agua, lo que les permite deslizarse.

Ser superhidrofóbico un material debe tener un ángulo de contacto con el agua superior a 150 grados, mientras que las superficies superhidrófilas son materiales cuyas superficies exhiben ángulos de contacto con el agua inferiores a 10 grados. El ángulo de contacto es el ángulo en el que la superficie del agua se encuentra con la superficie del material.

El material superhidrofóbico a base de hidrocarburos puede ser un reemplazo "verde" de costosos, fluorocarbonos peligrosos comúnmente utilizados para aplicaciones superhidrofóbicas. "También son capaces de reducir la tensión interfacial de diversas emulsiones aceite-agua al comportarse como agentes tensioactivos (tensioactivos)", Dijo Alexander. La comprensión de las relaciones entre las nanopartículas superhidrófobas y superhidrófilas y la estabilidad del aceite resultante, Las propiedades de la emulsión y la tensión interfacial en la frontera entre el petróleo y el agua es muy instructiva y proporciona conocimientos que podrían beneficiar enormemente el desarrollo futuro de una mayor eficiencia en la recuperación de petróleo a través de métodos de recuperación mejorada de petróleo (EOR).

El equipo está trabajando para mejorar la durabilidad del material en varios sustratos, además de buscar aplicaciones a gran escala en superficies.