La aplicación de bajo voltaje a una superficie de cobre nanoestructurado cambia su estado de oxidación, y de ahí su capacidad para atraer y repeler líquidos. Crédito:Universidad de Columbia Británica
Durante muchos años, Los ingenieros han buscado crear un tipo especial de superficie:una que pueda repeler y absorber líquidos, y cuya capacidad para hacerlo —su "comportamiento humectante" - puede controlarse de manera rápida y precisa. La tecnología tendría una amplia gama de aplicaciones potenciales, desde dispositivos biomédicos y de filtración de agua hasta lentes ópticas líquidas y sistemas de laboratorio en un chip.
Investigadores de la Universidad de Columbia Británica han desarrollado una "superficie inteligente" de este tipo. Barato, escalable y alimentado solo por una batería eléctrica convencional, la superficie a base de cobre cambia de ser muy repelente al agua (superhidrófoba) a muy absorbente de agua (superhidrófila) a medida que se aplica el potencial eléctrico.
"Cuando se aplican pequeños voltajes a la superficie, las gotas de agua que inicialmente se desprenden se adhieren cada vez con más fuerza, "dice Ben Zahiri, el coautor principal del estudio. "Al cambiar la magnitud del voltaje y cuánto tiempo se aplica, podemos controlar fácilmente el ángulo que forma cada gota con la superficie y la rapidez con la que esto sucede ".
Cuando se elimina el potencial eléctrico, la gota conserva su forma y permanece fija en su lugar.
Otros grupos han modificado el comportamiento de humectación de las superficies de cobre utilizando estímulos como el calor, Radiación ultravioleta y rayos X. Pero para lograrlo, las temperaturas requeridas son altas, hasta 300 grados Celsius, y los tiempos de exposición requeridos son largos, desde decenas de minutos hasta días. Esto los hace poco prácticos para una serie de propósitos industriales y de consumo.
A diferencia de, el estímulo eléctrico utilizado por el equipo de UBC modifica el comportamiento de enuresis de forma rápida (de unos segundos a unos minutos) y de forma reversible, a los voltajes que se encuentran en las baterías de uso diario (menos de 1,5 V). Lo hace cambiando el estado de oxidación de la superficie del cobre, que contiene una mezcla de CuO hidrofílico y Cu hidrofóbico 2 O:como el cobre pierde electrones, se vuelve menos atraído por el agua.
La capacidad de controlar la humectabilidad de la superficie podría ser útil dondequiera que se produzcan gotas, o partículas sólidas absorbidas por gotitas, necesita ser manipulado, incluidos los dispositivos de microfluidos y los sistemas de manipulación de materiales peligrosos. También ofrece capacidades avanzadas de autolimpieza al permitir el deslizamiento controlado de fluidos.
La superficie inteligente desarrollada por UBC ofrece propiedades de humectación de superficies rápidas y reversibles, desde superhidrofóbicas (repelentes al agua) hasta superhidrofílicas (atractivas para el agua) utilizando un pequeño voltaje que podría ser suministrado por baterías convencionales. Crédito:Universidad de Columbia Británica
Aunque el equipo de UBC decidió investigar el cobre porque es barato, abundante y uno de los metales más utilizados en el mundo, Zahiri cree que la manipulación electroquímica de otros metales, Los óxidos metálicos y los óxidos mixtos pueden producir resultados igualmente prometedores. En cuanto al líquido, cualquier fluido conductor, como sangre, puede ser usado.
"Estos hallazgos podrían abrir una nueva área de exploración para superficies inteligentes, "dice el profesor de ingeniería mecánica de la UBC Walter Mérida, quien supervisó el trabajo.
Este estudio fue publicado recientemente en Interfaces de materiales avanzados .
