Investigadores de la Universidad Estatal de Ohio han inventado un revestimiento para cuero sintético que repele tanto el agua como el aceite. En estas imágenes, Los investigadores colocan una gota de aceite en una pieza de cuero sintético sin tratar (arriba, de izquierda a derecha) y una pieza de cuero sintético tratado (abajo, de izquierda a derecha). Después del tratamiento, el aceite se escurre. Crédito:Universidad Estatal de Ohio.
Si alguna vez manchó su chaqueta de cuero favorita o tuvo que quitarse las piernas desnudas de un asiento de automóvil de vinilo pegajoso en el verano, la solución a sus problemas podría encontrarse en la superficie de una hoja de loto.
Investigadores de la Universidad Estatal de Ohio han utilizado previamente una textura de nanoingeniería basada en las hojas peludas para diseñar un vidrio autolimpiante y una malla que separa el aceite del agua.
Ahora, en el diario Coloides y superficies A , informan que encontraron una manera de adaptar el mismo revestimiento inspirado en la naturaleza al cuero sintético a base de plástico. Tanto el agua como el aceite se desprenden del revestimiento, lo que evita que la superficie similar al cuero se vuelva pegajosa hasta temperaturas de 70 grados Celsius (158 grados Fahrenheit).
El revestimiento podría ser más limpio, muebles menos pegajosos, interiores de automóviles, ropa, zapatos y bolsos:cualquier producto para el que la gente usa cuero sintético, dijo Bharat Bhushan, Académico eminente de Ohio y profesor Howard D. Winbigler de ingeniería mecánica en el estado de Ohio.
"El cuero genuino ha sido un material importante desde el comienzo de la historia humana, ", Dijo Bhushan." Hoy, el mercado del cuero sintético está creciendo porque es menos costoso y más fácil de trabajar. Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que alguien ha logrado fabricar cuero sintético que no solo sea resistente al agua, pero superlíquifóbico:repele tanto el agua como los líquidos a base de aceite ".
El cuero sintético está hecho de tela recubierta de plástico, generalmente poliuretano (PU) o cloruro de polivinilo (PVC). Tanto el PVC como el PU se pueden moldear en láminas planas con ranuras que le dan una textura similar al cuero. Como cuero genuino, el cuero sintético es algo permeable a los líquidos. A diferencia del cuero genuino, se vuelve pegajoso a altas temperaturas porque el calor ablanda la superficie del plástico.
Bhushan se especializa en biomiméticos, la ciencia de crear materiales y procesos que imitan la naturaleza. Gran parte de su trabajo se ha inspirado en las hojas de loto, cuyas superficies llenas de baches repelen naturalmente el agua.
Como en sus experimentos previos para crear superficies repelentes al agua y al aceite, los investigadores intentaron crear una textura irregular rociando una capa de nanopartículas de sílice sobre la superficie del cuero sintético.
Investigadores de la Universidad Estatal de Ohio han inventado un revestimiento para cuero sintético que repele tanto el agua como el aceite. En estas imágenes, Los investigadores colocan una gota de agua en una pieza de cuero sintético sin tratar (arriba, de izquierda a derecha) y una pieza de cuero sintético tratado (abajo, de izquierda a derecha). Después del tratamiento, el agua se escurre. Crédito:Universidad Estatal de Ohio.
Pero Bhushan y el estudiante de doctorado Dev Gurera descubrieron rápidamente que los plastificantes en el cuero sintético, es decir, los productos químicos que dan al plástico su plasticidad:impiden que las nanopartículas se peguen, especialmente en el interior de las ranuras con aspecto de cuero. Así que limpiaron la superficie con un tratamiento de luz ultravioleta que se usa comúnmente en la fabricación de chips de computadora.
El resultado:las nanopartículas pegadas al cuero sintético limpio, creando una superficie irregular. Luego, los investigadores sellaron las nanopartículas con una resina de silicona. El revestimiento era en su mayor parte transparente, por lo que la textura similar al cuero todavía era visible.
Bhushan y Gurera recubrieron muestras de PU y PVC y las analizaron para determinar su repelencia al agua y aceite y sus propiedades de autolimpieza. así como durabilidad y resistencia al calor.
Exprimieron gotas de aceite y agua sobre el cuero sintético y probaron cuánto tendría que inclinarse la superficie para que la gota rodara. El agua se desprendió con una inclinación de 2 grados y el aceite con una inclinación de 4 grados. Cualquier inclinación por debajo de los 10 grados se considera superlíquifóbica.
Para ver cómo el desgaste afectó al recubrimiento, los investigadores rasparon un surco en la superficie arrastrando una pequeña cuenta de zafiro de un lado a otro 100 veces. The tilt angle required to get droplets to roll off the scratched surface increased to 7 degrees—still super-liquiphobic—but only when the droplet rolled across (that is, perpendicular to the direction of) the worn-in groove.
When the leather was placed so that the droplet would have to roll inside the worn groove, the required angle for the droplet to roll off increased to 44 degrees. That sounds pretty bad, but it's still better than the untreated PU and PVC surfaces, which remained coated with water or oil even when they were tilted to 90 degrees.
To test self-cleaning, the researchers sprayed black silicon carbide powder on the leather and measured how much of the powder could be washed away by a single water droplet. On untreated synthetic leather, the water washed away about 10 percent of the powder, while on the treated leather, 90 percent of it was washed away.
And the stickiness? The hottest temperature reported inside a closed car sitting in the sunlight is around 80 degrees Celsius (176 degrees Fahrenheit). At that temperature, los investigadores dijeron, the coating can't maintain its integrity, because the PU or PVC beneath it begins to flow like an extremely viscous fluid. The coating did remain un-sticky up to 70 degrees Celsius (158 degrees Fahrenheit), so it could keep your legs from sticking to a car seat on most hot days.
It won't prevent a very hot seat from burning you, however—so watch out. At least your favorite "leather" jacket will look and feel the same.
