Inspirado en la naturaleza, Los científicos de KAUST han desarrollado una técnica ecológica económica que permite a los materiales comunes repeler líquidos y podría dar lugar a diversas aplicaciones, desde la reducción del arrastre bajo el agua hasta el antiincrustante.

Hacer las superficies repelentes a los líquidos, conocido como omnifobicidad, se utiliza en una variedad de procesos industriales, desde la reducción de la contaminación biológica y el arrastre bajo el agua hasta la destilación por membrana, impermeabilización y separación aceite-agua.

La producción de una chapa de este tipo generalmente se basa en la aplicación de revestimientos perfluorados; sin embargo, estos se degradan en entornos físicos y químicos hostiles, aumentando los costos y los impactos en la salud y el medio ambiente y limitando su uso.

Renderizado de materiales convencionales, como plásticos y metales, omnifóbico ha sido un objetivo tentador durante algún tiempo; Este desafío llevó a Himanshu Mishra y sus colegas del Centro de Reutilización y Desalación de Agua de KAUST a buscar inspiración en la naturaleza.

Los investigadores probaron por primera vez microtexturas que comprenden pilares doblemente reentrantes:se inspiraron en un equipo de investigación con sede en EE. UU. Que, en 2014, demostró que estos pilares exhibían una omnifobicidad sin precedentes en el aire, incluso cuando los materiales se humedecían intrínsecamente.

"En primer lugar, Estos resultados parecían desafiar la sabiduría convencional, ya que el endurecimiento de las superficies que humedecen intrínsecamente las hace aún más humectantes. "dijo Mishra." Así que decidimos investigar estas microtexturas por nosotros mismos ".

El equipo confirmó que las superficies que se humedecen intrínsecamente con micropilares doblemente reentrantes sí exhiben omnifobicidad en el aire. pero también encontraron que se perdía catastróficamente en presencia de defectos o daños físicos localizados o al sumergirlo en líquidos humectantes.

"Eran limitaciones graves porque las superficies reales se dañan durante el uso, ", dijo Mishra." Esto nos inspiró a mirar a la naturaleza e investigar la piel de los colémbolos ".

Los patrones en la piel de los colémbolos, pequeños insectos que habitan en el suelo y viven en condiciones de humedad, explotan las texturas de la superficie que contienen cavidades doblemente reentrantes. manteniéndolos secos. Mediante el uso de herramientas de fotolitografía y grabado en seco en el KAUST Nanofabrication Core Lab, los investigadores recrearon estas microcavidades doblemente reentrantes en superficies de sílice.

Aprovechando las características doblemente reentrantes mostró que las microcavidades atrapaban aire y evitaban la penetración de líquidos, incluso bajo presiones elevadas. Además, su naturaleza compartimentada evitaba cualquier pérdida de omnifobicidad en presencia de daños o defectos localizados o al sumergirse en líquidos humectantes.

"Habiendo demostrado la prueba de concepto, ahora planeamos trasladar el proceso de fabricación del laboratorio al Workshop Core Lab en KAUST para crear cavidades doblemente reentrantes en materiales comunes, como el tereftalato de polietileno y los aceros con bajo contenido de carbono, ", dijo Mishra." Esto puede ayudar a desbloquear su potencial de aplicaciones para reducir el arrastre hidrodinámico y el antiincrustante ".