Un ojo de polilla y una hoja de loto fueron la inspiración para un repelente de agua antirreflectante, o superhidrofóbico, revestimiento de vidrio que tiene un potencial significativo para paneles solares, lentes, detectores, ventanas sistemas de armas y muchos otros productos.

El descubrimiento realizado por investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía, detallado en un artículo publicado en el Revista de Química de Materiales C , se basa en una capa nanoestructurada mecánicamente robusta de película de vidrio poroso. El revestimiento se puede personalizar para que sea superhidrofóbico, antivaho y antirreflectante.

"Mientras que las hojas de loto repelen el agua y se autolimpian cuando llueve, Los ojos de una polilla son antirreflectantes debido a las nanoestructuras cónicas cubiertas naturalmente donde el índice de refracción aumenta gradualmente a medida que la luz viaja a la córnea de la polilla. "dijo Tolga Aytug, autor principal del artículo y miembro del Grupo de Química de Materiales de ORNL. "Conjunto, estas características brindan una capacidad verdaderamente revolucionaria para diseñar recubrimientos para propiedades y rendimiento específicos ".

Ser superhidrofóbico una superficie debe alcanzar un ángulo de contacto de la gota de agua superior a 150 grados. El revestimiento de ORNL tiene un ángulo de contacto de entre 155 y 165 grados, entonces el agua literalmente rebota, llevarse el polvo y la suciedad. Esta propiedad combinada con la supresión de la reflexión de la luz de una superficie de vidrio es fundamental para mejorar el rendimiento en numerosas aplicaciones ópticas. Dijo Aytug.

El material base, un tipo especial de revestimiento de vidrio, también es muy duradero, que lo distingue de las tecnologías de la competencia, según Aytug, quien describió el proceso.

"Desarrollamos un método que comienza con el depósito de una capa delgada de material de vidrio sobre una superficie de vidrio, seguido de un procesamiento térmico y una eliminación selectiva del material mediante grabado. "Esto produce una superficie que consiste en una red tridimensional porosa de vidrio con alto contenido de sílice que se asemeja a un coral microscópico".

El hecho de que el recubrimiento se pueda fabricar mediante técnicas estándar de la industria hace que sea fácil y económico escalarlo y aplicarlo a una amplia variedad de plataformas de vidrio.

"La naturaleza nanoporosa interconectada de tridimensionalidad única de nuestros recubrimientos suprime significativamente los reflejos de luz de Fresnel de las superficies de vidrio, proporcionando una transmisión mejorada en una amplia gama de longitudes de onda y ángulos, "Dijo Aytug. El efecto Fresnel describe la cantidad de luz que se refleja frente a la cantidad transmitida.

En lo que respecta a los paneles solares, la supresión de la luz reflejada se traduce en un aumento relativo del 3 al 6 por ciento en la eficiencia de conversión de luz en electricidad y en la producción de energía de las células. Junto con la capacidad de autolimpieza superhidrofóbica, esto también podría reducir sustancialmente los costos de mantenimiento y operación de los paneles solares. Además, el revestimiento es muy eficaz para bloquear la luz ultravioleta.

Otras aplicaciones potenciales incluyen gafas, periscopios, Instrumentos ópticos, fotodetectores y sensores. Además, la propiedad superhidrofóbica puede ser eficaz para prevenir la acumulación de hielo y nieve en los elementos ópticos y puede impedir la bioincrustación en aplicaciones marinas.

Aytug enfatizó que la resistencia a la abrasión por impacto del recubrimiento completa el paquete, haciéndolo adecuado para innumerables aplicaciones.

"Esta cualidad la diferencia de las contrapartes tradicionales poliméricas y en polvo, que generalmente son mecánicamente frágiles, ", Dijo Aytug." Hemos demostrado que nuestros recubrimientos de vidrio nanoestructurados exhiben una resistencia mecánica superior a la abrasión por impacto, como las tormentas de arena, y son térmicamente estables a temperaturas cercanas a los 500 grados Celsius ".