Después de una lluvia la hoja ahuecada de una planta de jarra se convierte en una superficie prácticamente sin fricción. Dulce y elegante, el carnívoro atrae a las hormigas, arañas e incluso ranitas. Uno a uno, se deslizan hacia su perdición.

Adoptando la hábil estrategia de la planta, un grupo de científicos aplicados de Harvard ha creado un material que repele casi cualquier tipo de líquido, incluyendo sangre y aceite, y lo hace incluso en condiciones adversas como alta presión y temperaturas bajo cero.

La tecnología de repelencia de líquidos bioinspirada, descrito en la edición del 22 de septiembre de Naturaleza , debe encontrar aplicaciones en el manejo de fluidos biomédicos, transporte de combustible, y tecnologías antiincrustantes y antihielo. Incluso podría conducir a ventanas autolimpiables y dispositivos ópticos mejorados.

"Inspirado en la planta de jarra, Desarrollamos un nuevo recubrimiento que supera a sus contrapartes naturales y sintéticas y brinda una solución simple y versátil para repelencia a líquidos y sólidos. "dice la autora principal Joanna Aizenberg, Amy Smith Berylson Profesora de Ciencia de Materiales en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard (SEAS), Director del Instituto Kavli de Ciencia y Tecnología Bionano en Harvard, y miembro de la facultad principal del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica de Harvard.

Por el contrario, Las superficies repelentes de líquidos de última generación han tomado señales de un miembro diferente del mundo vegetal. Las hojas del loto resisten el agua debido a las diminutas microtexturas de la superficie; las gotas se equilibran en el colchón de aire en las puntas de la superficie y se forman.

El llamado efecto loto, sin embargo, no funciona bien con líquidos orgánicos o complejos. Es más, si la superficie está dañada (por ejemplo, rayado) o sujeto a condiciones extremas, las gotas de líquido tienden a pegarse o hundirse en las texturas en lugar de rodar. Finalmente, ha resultado costoso y difícil fabricar superficies basadas en la estrategia del loto.

La planta de jarra adopta un enfoque fundamentalmente diferente. En lugar de utilizar como rebabas, nanoestructuras llenas de aire para repeler el agua, la planta se encierra en una capa de agua, creando una capa resbaladiza en la parte superior. En breve, el propio fluido se convierte en la superficie repelente.

"El efecto es similar a cuando un automóvil hidroavión, los neumáticos se deslizan literalmente sobre el agua en lugar de la carretera, "dice el autor principal Tak-Sing Wong, becario postdoctoral en el laboratorio de Aizenberg. "En el caso de las desafortunadas hormigas, el aceite en la planta de sus pies no se pegará a la capa resbaladiza de la planta. Es como aceite flotando en la superficie de un charco ".

Inspirado en la elegante solución de la planta de jarra, Los científicos diseñaron una estrategia para crear superficies resbaladizas mediante la infusión de un material poroso nano / microestructurado con un fluido lubricante. Llaman a las superficies bioinspiradas resultantes "SLIPS" (superficies porosas resbaladizas con infusión de líquido).

"Como la planta de jarra, Los SLIPS son resbaladizos para los insectos, pero ahora están diseñados para hacer mucho más:repelen una amplia variedad de líquidos y sólidos, ", dice Aizenberg. Los SLIPS prácticamente no muestran retención, ya que se necesita muy poca inclinación para hacer que el líquido o el sólido se deslice hacia abajo y fuera de la superficie.

"La superficie del fluido repelente ofrece beneficios adicionales, ya que es intrínsecamente suave y libre de defectos, "dice Wong." Incluso después de que dañamos una muestra raspándola con un cuchillo o una hoja, la superficie se repara casi instantáneamente y las cualidades repelentes permanecen, haciendo SLIPS autocurativo ". A diferencia del loto, los SLIPS pueden hacerse ópticamente transparentes, y por lo tanto ideal para aplicaciones ópticas y autolimpiantes, superficies claras.

Además, el efecto casi sin fricción persiste en condiciones extremas:altas presiones (hasta 675 atmósferas, equivalente a siete kilómetros bajo el mar) y humedad, y en temperaturas más frías. El equipo realizó estudios al aire libre después de una tormenta de nieve; SLIPS resistió las temperaturas heladas e incluso repelió el hielo.

"Nuestra superficie bioinspirada no solo es capaz de funcionar en una variedad de condiciones, pero también es simple y económico de fabricar, "dice el coautor Sung Hoon Kang, un doctorado candidato en el laboratorio de Aizenberg. "Es fácilmente escalable porque puede elegir casi cualquier material poroso y una variedad de líquidos".

Para ver si la superficie estaba realmente a la altura de los altos estándares de la naturaleza, incluso hicieron algunos experimentos con hormigas. En pruebas, los insectos se deslizaron de la superficie artificial o se retiraron a un terreno más seguro después de solo unos pocos pasos tímidos.

Los investigadores anticipan que la tecnología inspirada en la planta de jarra, para el que buscan una patente, algún día podría usarse para tuberías de transporte de combustible y agua, y tubos médicos (como catéteres y sistemas de transfusión de sangre), que son sensibles al arrastre y la presión y se ven comprometidos por interacciones no deseadas entre el líquido y la superficie. Otras aplicaciones potenciales incluyen ventanas y superficies autolimpiantes que resisten las bacterias y otros tipos de incrustaciones (como la acumulación que se forma en los cascos de los barcos). El avance también puede encontrar aplicaciones en materiales resistentes al hielo y puede dar lugar a superficies antiadherentes que repelen huellas dactilares o grafitis.

"La versatilidad de SLIPS, su robustez y capacidad única de autocuración hace posible diseñar estas superficies para su uso en casi cualquier lugar, incluso en condiciones extremas de temperatura y presión, ", dice Aizenberg." Potencialmente abre aplicaciones en entornos hostiles, como la exploración de aguas polares o profundas, where no satisfactory solutions exist at present. Everything SLIPS!"