Una nueva clase de nanomateriales superhidrofóbicos podría simplificar el proceso de protección de superficies del agua.

Un material elaborado por científicos de la Universidad de Rice, la Universidad de Swansea, la Universidad de Bristol y la Universidad de Niza Sophia Antipolis es económica, no es tóxico y se puede aplicar a una variedad de superficies mediante recubrimiento por rociado o por rotación.

Los investigadores dirigidos por el químico de Rice Andrew Barron informaron su hallazgo en la revista American Chemical Society Materiales e interfaces aplicados de ACS .

El material a base de hidrocarburos puede ser un reemplazo "verde" de costosos, fluorocarbonos peligrosos comúnmente utilizados para aplicaciones superhidrofóbicas, Dijo Barron.

"La naturaleza sabe cómo fabricar estos materiales y ser respetuosos con el medio ambiente, ", Dijo Barron." Nuestro trabajo ha sido averiguar cómo y por qué, y emular eso ".

La hoja de loto estaba muy presente en sus mentes mientras los investigadores intentaban imitar una de las superficies más hidrofóbicas (repelentes al agua) del planeta. Barron dijo que las habilidades de la hoja surgen de su jerarquía de estructuras dobles microscópicas y nanoescalares.

"En la hoja de loto, estos se deben a papilas dentro de la epidermis y ceras epicuticulares en la parte superior, ", dijo." En nuestro material, hay una microestructura creada por la aglomeración de nanopartículas de alúmina que imitan las papilas y los restos orgánicos hiperramificados que simulan el efecto de las ceras epicuticulares ".

La fabricación y prueba de lo que los investigadores llaman un material de energía de baja superficie de hidrocarburos ramificados (LSEM) fueron realizadas por la autora principal Shirin Alexander. oficial de investigación en el Instituto de Investigación de Seguridad Energética en el Campus Bay de la Universidad de Swansea.

Allí, Alexander recubrió nanopartículas de óxido de aluminio de fácil síntesis con ácidos carboxílicos modificados que presentan cadenas de hidrocarburos altamente ramificadas. Estas cadenas puntiagudas son la primera línea de defensa contra el agua, haciendo la superficie rugosa. Esta aspereza, una característica de los materiales hidrofóbicos, atrapa una capa de aire y minimiza el contacto entre la superficie y las gotas de agua, lo que les permite deslizarse.

Ser superhidrofóbico un material debe tener un ángulo de contacto con el agua superior a 150 grados. El ángulo de contacto es el ángulo en el que la superficie del agua se encuentra con la superficie del material. Cuanto mayor sea el reborde, cuanto mayor sea el ángulo. Un ángulo de 0 grados es básicamente un charco, mientras que un ángulo máximo de 180 grados define una esfera que apenas toca la superficie.

LSEM del equipo de Barron, con un ángulo observado de aproximadamente 155 grados, es esencialmente equivalente a los mejores recubrimientos superhidrófobos a base de fluorocarbonos, Dijo Barron. Incluso con diversas técnicas de recubrimiento y temperaturas de curado, el material conservó sus cualidades, informaron los investigadores.

Las aplicaciones potenciales incluyen recubrimientos que reducen la fricción para aplicaciones marinas donde existe un acuerdo internacional para tratar de mantener el agua a salvo de aditivos potencialmente peligrosos como los fluorocarbonos, Dijo Barron. "Las superficies texturizadas de otros recubrimientos superhidrófobos a menudo se dañan y, por lo tanto, reducen la naturaleza hidrófoba, ", dijo." Nuestro material tiene una estructura jerárquica más aleatoria que puede soportar daños y mantener sus efectos ".

Dijo que el equipo está trabajando para mejorar la adherencia del material a varios sustratos, además de buscar aplicaciones a gran escala en superficies.