Una de las características del vidrio más reconocibles al instante es la forma en que refleja la luz. Pero una nueva forma de crear texturas superficiales sobre vidrio, desarrollado por investigadores del MIT, prácticamente elimina los reflejos, producir vidrio que es casi irreconocible debido a su ausencia de deslumbramiento, y cuya superficie hace que las gotas de agua reboten de inmediato, como pequeñas pelotas de goma.

El nuevo cristal "multifuncional", basado en nanotexturas de superficie que producen una serie de características cónicas, es autolimpiante y resiste el empañamiento y el deslumbramiento, dicen los investigadores. Por último, esperan que se pueda hacer mediante un proceso de fabricación económico que pueda aplicarse a dispositivos ópticos, las pantallas de teléfonos inteligentes y televisores, paneles solares, parabrisas de automóviles e incluso ventanas en edificios.

La tecnología se describe en un artículo publicado en la revista. ACS Nano , en coautoría con los estudiantes graduados de ingeniería mecánica Kyoo-Chul Park y Hyungryul Choi, ex postdoctorado Chih-Hao Chang SM '04, PhD '08 (ahora en la Universidad Estatal de Carolina del Norte), el profesor de ingeniería química Robert Cohen, y los profesores de ingeniería mecánica Gareth McKinley y George Barbastathis.

Paneles fotovoltaicos, Park explica, pueden perder hasta un 40 por ciento de su eficiencia en seis meses a medida que el polvo y la suciedad se acumulan en sus superficies. Pero un panel solar protegido por el nuevo cristal autolimpiante, él dice, tendría un problema mucho menor. Además, el panel sería más eficiente porque se transmitiría más luz a través de su superficie, en lugar de reflejarse, especialmente cuando los rayos del sol están inclinados en un ángulo agudo con respecto al panel. En esos momentos, como temprano en la mañana y tarde en la tarde, El vidrio convencional puede reflejar más del 50 por ciento de la luz. mientras que una superficie antirreflectante reduciría la reflexión a un nivel insignificante.

Si bien algunos trabajos anteriores han tratado paneles solares con revestimientos hidrofóbicos, las nuevas superficies multifuncionales creadas por el equipo del MIT son aún más efectivas para repeler el agua, mantener los paneles limpios por más tiempo, dicen los investigadores. Además, Los recubrimientos hidrofóbicos existentes no evitan las pérdidas reflectantes. dando al nuevo sistema una ventaja más.

Otras aplicaciones podrían incluir dispositivos ópticos como microscopios y cámaras para su uso en ambientes húmedos, donde las capacidades antirreflectantes y antivaho podrían ser útiles. En dispositivos de pantalla táctil, el vidrio no solo eliminaría los reflejos, pero también resistiría la contaminación por el sudor.

Por último, si el costo de dicho vidrio puede reducirse lo suficiente, incluso las ventanas de los automóviles podrían beneficiarse, Choi dice, limpiarse de suciedad y arenilla en la superficie exterior de las ventanas, eliminar el deslumbramiento y los reflejos que pueden afectar la visibilidad, y prevenir el empañamiento en la superficie interior.

El patrón de superficie, que consiste en una serie de conos a nanoescala que son cinco veces más altos que el ancho de su base de 200 nanómetros, se basa en un nuevo enfoque de fabricación que el equipo del MIT desarrolló utilizando técnicas de recubrimiento y grabado adaptadas de la industria de los semiconductores. La fabricación comienza recubriendo una superficie de vidrio con varias capas delgadas, incluyendo una capa fotorresistente, que luego se ilumina con un patrón de cuadrícula y se graba; los sucesivos grabados producen las formas cónicas. El equipo ya ha solicitado una patente sobre el proceso.

Dado que es la forma de la superficie nanotexturizada, en lugar de cualquier método particular para lograr esa forma, lo que proporciona las características únicas, Park y Choi dicen que en el futuro se podrían fabricar películas de vidrio o polímeros transparentes con tales características superficiales simplemente pasándolas a través de un par de rodillos texturizados mientras aún están parcialmente fundidas; tal proceso aumentaría mínimamente el costo de fabricación.

Los investigadores dicen que se inspiraron en la naturaleza, donde superficies texturizadas que van desde hojas de loto hasta caparazones de escarabajos del desierto y ojos de polilla se han desarrollado de maneras que a menudo cumplen múltiples propósitos a la vez. Aunque las matrices de nanoconos puntiagudos en la superficie parecen frágiles cuando se ven microscópicamente, los investigadores dicen que sus cálculos muestran que deberían ser resistentes a una amplia gama de fuerzas, que van desde el impacto de las gotas de lluvia en un aguacero fuerte o el polen y la arena impulsados ​​por el viento hasta el golpe directo con un dedo. Se necesitarán más pruebas para demostrar qué tan bien se mantienen las superficies nanotexturizadas a lo largo del tiempo en aplicaciones prácticas.

Andrew Parker, un investigador invitado senior en el Green Templeton College de la Universidad de Oxford en el Reino Unido que no participó en este trabajo, dice, “Las superficies multifuncionales en animales y plantas son comunes. Por primera vez, hasta donde tengo entendido, Este documento aprende una lección sobre la eficiencia de fabricación de la naturaleza al hacer un dispositivo antirreflectante y antivaho optimizado. Esta es la forma en que funciona la naturaleza, y bien puede ser el futuro de una ingeniería más ecológica donde dos estructuras, y dos procesos de fabricación, son reemplazados por uno ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.