En superficies repelentes de líquidos, las gotas de líquido rebotan en lugar de atascarse. Estas superficies son importantes en muchos campos, como ropa repelente al agua y utensilios de cocina antiincrustantes. Utilizado como recubrimientos reductores de arrastre para vehículos acuáticos, estas superficies pueden incluso ayudar a acelerar los buques de carga y el equipo militar para ahorrar energía. El sueño de la investigación y el desarrollo de repelentes de líquidos es una estructura que tenga una fuerte repelencia a líquidos, fuerte estabilidad mecánica, y es económico de producir a escala comercial. Sin embargo, los resultados funcionales de las superficies repelentes de líquidos existentes no han sido satisfactorios, debido a las deficiencias del diseño estructural convencional y los enfoques de fabricación en las microestructuras de ingeniería y las propiedades de tales superficies.

El desafío fue superado recientemente por una investigación innovadora dirigida por el profesor Wang Liqiu en el Departamento de Ingeniería Mecánica, Facultad de Ingeniería, la Universidad de Hong Kong (HKU) mediante el desarrollo de una estructura resistente que repele los líquidos y la fabricación de superficies porosas mediante una innovadora técnica basada en gotas de microfluidos. Materiales como textiles, rieles, y los vasos cubiertos por una capa de esta robusta superficie porosa pueden volverse repelentes a los líquidos. El artículo fue publicado recientemente en una revista académica. Comunicaciones de la naturaleza (Zhu P. A., Kong T. T., Tang X. y Wang L. Q. 2017. Membranas porosas bien definidas para superficies omnifóbicas robustas mediante plantillas de emulsión de microfluidos, Comunicaciones de la naturaleza 8, 15823). Con la nueva tecnología desarrollada por el equipo, la ropa nunca se mojaría en días lluviosos en el futuro.

El equipo resuelve eficazmente el conflicto entre la repelencia a los líquidos y la estabilidad mecánica mediante el diseño inspirado en la cutícula de cola de resorte de las estructuras repelentes de líquidos. Los colémbolos son artrópodos que viven en el suelo y cuyos hábitats suelen experimentar lluvias e inundaciones. Como consecuencia, Los colémbolos desarrollan sus cutículas con una fuerte durabilidad mecánica y una robusta repelencia a los líquidos para resistir la fricción de las partículas del suelo y sobrevivir en ambientes acuosos. respectivamente. Inspirado en las cutículas de cola de resorte, El equipo de investigación diseñó superficies porosas compuestas de microcavidades en forma de panal interconectadas con un perfil reentrante:la interconectividad garantiza la estabilidad mecánica y la estructura reentrante proporciona una robusta repelencia a los líquidos.

La estructura robusta repelente de líquidos muestra una mejora de 21 veces en la estabilidad mecánica

Las robustas superficies repelentes de líquidos repelen al menos 10 tipos de líquido, incluyendo agua, soluciones tensioactivas, aceites y disolventes orgánicos y muestran una asombrosa mejora de más de 21 veces en la estabilidad mecánica en comparación con las estructuras discretas. Las superficies porosas también son capaces de recuperar su estado no humectante incluso si las microcavidades están parcialmente humedecidas por agua. Las superficies flexibles también se pueden recubrir fácilmente sobre varios objetos para repeler los líquidos.

El material de superficie porosa solo cuesta alrededor de HKD1 por metro cuadrado

El equipo de investigación también desarrolló una innovadora técnica basada en gotas de microfluidos para la fabricación de superficies porosas que es muy similar a las galletas con forma hechas por moldes para hornear. Aquí los moldes son gotas uniformes del tamaño de una micra que son producidas por tecnología de microfluidos con un control preciso sobre su tamaño. estructura, y composición. Moldeado por gotitas de microfluidos, Se producen microestructuras uniformes a escala comercial a bajo coste. El costo del material está en un rango de HKD 0.7 a 1.3 por metro cuadrado, sólo una milésima de eso en la compra de productos comercializados como la película repelente al agua de PTFE. Esta técnica tiene una alta precisión y eficacia en la ingeniería de estructuras de superficie, garantizado por la precisión y la capacidad de control de la generación de gotas de microfluidos que es de bajo costo y también se puede ampliar fácilmente.

El avance cambiará la forma en que se fabrican las superficies repelentes de líquidos para una repelencia sólida de líquidos, fuerte estabilidad mecánica, y producción económica a escala comercial. También ha allanado el camino para un mayor progreso en la creación de estructuras de superficie por diseño, y en la adaptación de su morfología, repelencia y estabilidad mecánica para adaptarse a una aplicación deseada en varios campos, incluida la energía, edificios automóviles, Ingeniería Química, electrónica, entornos, industria biomédica, fabricación avanzada, Vehículo acuático y equipo militar.