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Metales repelentes al agua
Los investigadores de GE han ideado una forma de tratar los metales para que repelan el agua. La propiedad extrema de repeler el agua, llamada superhidrofobicidad, significa que el agua forma gotas en la superficie en lugar de esparcirse y adherirse a ella.
Mantenerse seco: Una superficie de plástico tratada químicamente es rugosa en la nanoescala, lo que obliga a que las gotas de agua formen perlas que pueden rodar. Los investigadores de GE ahora han hecho lo mismo con el metal.
El avance se basa en trabajos anteriores que surgieron del Centro de Investigación Global de GE, en Niskayuna, Nueva York. Hace dos años, los investigadores demostraron que podían hacer que Lexan, un plástico ampliamente utilizado que se utiliza para crear CD, iPod, parabrisas de aviones y faros de automóviles, sea repelente al agua. Lo hicieron tratando químicamente la superficie para hacerla rugosa. Los investigadores ahora han demostrado el mismo efecto en las superficies metálicas.
Se han demostrado muchos otros materiales superhidrófobos, pero la mayoría ha utilizado algún tipo de plástico. Los metales superhidrofóbicos abren muchas aplicaciones nuevas, dice Jeffrey Youngblood , profesor de ingeniería de materiales en la Universidad de Purdue. Las estructuras metálicas son más robustas y pueden sobrevivir en entornos más duros, lo que permite su uso en aplicaciones donde el plástico no es factible, [como en] aviones, trenes, automóviles, maquinaria pesada y motores, dice Youngblood.
GE tiene algunas ideas sobre cómo utilizar los materiales. Una posibilidad es el deshielo de las aeronaves. La acumulación de hielo en los motores debido a la condensación puede ser catastrófica. En este momento, los aviones usan calor para evitar el hielo, que requiere energía. El deshielo en el suelo, por su parte, se realiza con líquidos de deshielo, que contienen sustancias químicas tóxicas; rociar aviones con líquidos de deshielo en el suelo también lleva mucho tiempo. Sería muy deseable si pudiéramos ... poder tener un material en el que el hielo no se pegue, dice Margaret Blohm, líder de tecnología avanzada para el programa de nanotecnología en el Centro de Investigación Global de GE.
Otra aplicación para los metales podría ser en turbinas de gas y vapor. Los metales superhidrofóbicos podrían reducir la acumulación de humedad y contaminantes en las turbinas, aumentando su eficiencia y requiriendo menos paradas para mantenimiento.
Los investigadores de GE no han publicado su trabajo y se negaron a divulgar mucho sobre sus logros de investigación. Pero sí dicen que su inspiración proviene de las hojas de la planta de loto, que tienen una estructura de cera nanocristalina. En la superficie de la hoja hay diminutos cristales de cera de decenas de nanómetros de ancho, que contienen gotas de agua como perlas casi perfectamente esféricas.
Blohm dice que el equipo está jugando con dos enfoques diferentes para fabricar los metales. Una es texturizar la superficie del metal y luego aplicarle una capa química repelente al agua. El otro enfoque consiste en dejar intacta la superficie metálica y texturizar el revestimiento en sí. La técnica es muy general y debería trabajar con metales que se utilizan actualmente para motores y turbinas, como las aleaciones de titanio.
La solidez del material será clave debido a las aplicaciones de alto rendimiento a las que se dirige GE, dice Gareth McKinley , profesor de ingeniería mecánica en el MIT. Él piensa que de los dos enfoques diferentes para hacer el metal superhidrofóbico, la alteración de la superficie del material en sí duraría más. Con un revestimiento, dice, existe la posibilidad de que se desprenda o se desprenda. Entonces, algo intrínseco al material será más robusto.
Blohm dice que ambos enfoques (hacer rugoso el metal o recubrirlo con un material texturizado) podrían tener sus ventajas, dependiendo de cómo se use el material. La mayoría de los entornos que observamos con metales son bastante duros, ya sea por temperatura, humedad, corrosión u otros contaminantes, dice. Por lo tanto, en algunas aplicaciones, puede elegir metales texturizados que pueden ser más robustos, pero en otras, es posible que desee que el recubrimiento tenga el rendimiento con opciones para reemplazar el recubrimiento.
Los investigadores están probando muchos modelos diferentes de metales superhidrofóbicos. Están jugando con la textura de los metales y los recubrimientos para ver qué funciona mejor en ciertos entornos hostiles. Eventualmente, el material tendría que adaptarse a la aplicación, dice Blohm. Si nos sentimos bien con [un material], uno que sabemos que podría ser más costoso y quizás no lo suficientemente robusto para el medio ambiente, pero vemos un rendimiento en esas texturas del modelo, entonces vale la pena la inversión, dice. Luego, trabajaremos para que se pueda fabricar y robustecer en un entorno específico.