En un avance que podría proteger las pantallas de los teléfonos, encimeras, lentes de cámara e innumerables otros artículos cotidianos, un investigador en ciencias de los materiales de la Universidad de Michigan ha demostrado una fluidez durable, revestimiento transparente que arroja agua rápidamente, aceites alcoholes y, sí, mantequilla de maní.

Llamado "omnifóbico" en el lenguaje de la ciencia de los materiales, el nuevo recubrimiento repele casi todos los líquidos conocidos. Es el último de una serie de recubrimientos innovadores del laboratorio de Anish Tuteja, Profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales de la U-M. Los esfuerzos anteriores del equipo produjeron recubrimientos duraderos que repelían el hielo y el agua, y un recubrimiento omnifóbico más frágil. El nuevo revestimiento omnifóbico es el primero que es duradero y transparente. Se aplica fácilmente a prácticamente cualquier superficie, se detalla en un artículo publicado en Interfaces y materiales aplicados ACS .

Tuteja concibe el nuevo revestimiento como una forma de evitar que las superficies se ensucie, tanto en el hogar como en la industria. Podría funcionar en pantallas de computadora, mesas, pisos y paredes, por ejemplo.

"Tengo un niño de 2 años en casa, asi que para mi este proyecto en particular era más que solo la ciencia, ", Dijo Tuteja." Estamos entusiasmados con lo que esto podría hacer para que los hogares y las guarderías sean lugares más limpios, y también estamos analizando una variedad de posibles aplicaciones en la industria ".

Dice que el nuevo recubrimiento es el resultado más reciente del enfoque sistemático del equipo, que rompe con el enfoque tradicional de "mezclar y ver" de la ciencia de los materiales. Al mapear las propiedades fundamentales de una vasta biblioteca de sustancias, son capaces de predecir matemáticamente cómo se comportarán dos cuando se combinen. Esto les permite inventar una variedad casi infinita de combinaciones con propiedades adaptadas muy específicamente.

"En el pasado, los investigadores podrían haber tomado una sustancia muy duradera y una sustancia muy repelente y haberlas mezclado, ", Dijo Tuteja." Pero esto no necesariamente produce un revestimiento repelente ".

Descubrieron que incluso más importante que la durabilidad o la repelencia es una propiedad llamada "miscibilidad parcial, "o la capacidad de dos sustancias para mezclarse exactamente de la manera correcta. Las sustancias químicas que funcionan bien juntas hacen un producto mucho más duradero, incluso si son menos duraderos individualmente.

Ajustar la miscibilidad de este recubrimiento en particular supuso un desafío especial. Para hacer un recubrimiento versátil que sea ópticamente transparente y lo suficientemente suave como para repeler aceites y alcoholes, el equipo necesitaba encontrar un ingrediente repelente y un aglutinante con la cantidad exacta de miscibilidad, así como la capacidad de adherirse a una amplia variedad de sustratos. También necesitaban un recubrimiento que se mantuviera suave durante el procesamiento y el secado.

"Puede repeler el agua con una superficie rugosa que crea pequeñas bolsas de aire entre el agua y la superficie, pero esas superficies no siempre repelen aceites o alcoholes debido a su menor tensión superficial, Tuteja dijo. "Necesitábamos una superficie muy lisa que interactúe lo menos posible con una variedad de líquidos, y también necesitábamos ingredientes que se mezclaran muy bien, porque demasiada separación de fases entre los ingredientes dispersará la luz ".

Por último, el equipo descubrió que una mezcla de poliuretano fluorado y una molécula repelente de fluidos especializada llamada F-POSS haría el trabajo. Su receta forma una mezcla que se puede rociar, cepillado sumergido o recubierto por centrifugación en una amplia variedad de superficies, donde se une con fuerza. Si bien la superficie puede rayarse con un objeto afilado, es duradero en el uso diario. Y su nivel extremadamente preciso de separación de fases lo hace ópticamente claro.

"El repelente y el aglutinante se mezclan lo suficientemente bien para formar una capa transparente, pero hay una pequeña cantidad de separación de fases entre ellos, "dijo Mathew Boban, investigador graduado en ciencia e ingeniería de materiales y autor del artículo. "Esa separación permite que el F-POSS flote hacia la superficie y cree una bonita capa repelente".

Tuteja cree que el recubrimiento será económico para cuando entre en el mercado masivo; el poliuretano fluorado es un producto económico, ingrediente común. Y aunque F-POSS es poco común y costoso hoy en día, los fabricantes están en el proceso de escalarlo a la producción en masa, lo que debería reducir drásticamente su costo.

El equipo de investigación también está realizando más estudios para garantizar que el recubrimiento no sea tóxico para su uso en lugares como guarderías. Tuteja estima que el recubrimiento podría salir al mercado en los próximos dos años, y cree que los recubrimientos a prueba de niños son solo el comienzo.

El revestimiento también se puede utilizar en refrigeración, generación de energía y refinación de petróleo:todas las industrias que dependen de la condensación de líquidos. El nuevo revestimiento podría permitir que el equipo elimine el agua condensada y los productos químicos más rápidamente. aumentando la eficiencia hasta en un 20 por ciento. Eso es un cambio de juego ya que esas industrias son algunas de las más intensivas en energía y de mayor volumen del mundo.

El documento se titula "Suave, Todo Sólido, Histéresis baja, Superficies omnifóbicas con durabilidad mecánica mejorada ".