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Un nuevo revestimiento promete el fin de las manchas
Investigadores alemanes armados con velas humeantes han ideado una forma barata y fácil de recubrir superficies para que las gotas de aceite reboten o rueden de inmediato. El avance podría eventualmente conducir a revestimientos de anteojos y pantallas de tabletas que pueden evadir la marca de incluso las huellas dactilares más grasosas.
Hacer superficies capaces de repeler fluidos, ya sea a base de agua o aceite, también es importante para aplicaciones industriales y biomédicas. Pero es más difícil hacer una superficie que repele el aceite o los solventes orgánicos que el agua porque el aceite tiene una tensión superficial mucho más baja que el agua.
Lo que se requiere es un tipo muy específico de rugosidad de la superficie, similar a las ramas de un árbol en ciernes, que logre repelencia al aceite. Esto se ha entendido durante algún tiempo, pero ha sido difícil fabricar tal textura. El trabajo anterior en el MIT y en otros lugares involucró técnicas nanolitográficas complejas.
Investigadores del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros en Mainz, en un papel publicado hoy en la revista Ciencias , dicen que han ideado una forma más sencilla, utilizando una combinación de hollín de vela y sílice horneados a la temperatura adecuada.
Primero sostuvieron el portaobjetos de vidrio sobre una vela en forma de corazón (aunque cualquier vela servirá). Esto condujo a la deposición de hollín en el portaobjetos: esferas de hollín que tenían entre 30 y 40 nanómetros de diámetro, apiladas sin apretar y produciendo el tipo correcto de textura de superficie: aproximadamente 80 por ciento vacías y 20 por ciento esferas.
Para evitar que el hollín se llevara, lo recubrieron con una capa de sílice de 25 nanómetros de espesor; para quitar el color negro del hollín, hornearon el portaobjetos a 600 ºC, haciéndolo transparente. Después, rociaron varios aceites (aceite de maní y solventes) y tomaron micrografías de estas gotas de líquido que rebotaban hacia arriba y hacia abajo como pelotas de ping-pong.
El recubrimiento también se adhiere al aluminio, acero y cobre. Y debido a que tiene cualidades repelentes al aceite y al agua, se dice que el material es superaanfifóbico.
Neelesh Patankar , ingeniero mecánico de la Universidad Northwestern, dice que el trabajo es un paso importante hacia la búsqueda de una forma comercialmente viable de fabricar dichos materiales. Se sabe qué química de la superficie y qué geometrías funcionarían para repeler los aceites, dice. Este trabajo muestra una buena manera de hacer tales recubrimientos con el tipo correcto de propiedades prácticamente relevantes.
Existe una necesidad sorprendentemente grande de superficies que repelan las cosas. Por ejemplo, podría permitir la construcción de paneles que repelen el agua —o manchas o residuos aceitosos— de manera tan eficiente que la lluvia los lave, haciéndolos autolimpiables. O incluso productos biomédicos, incluidas las tecnologías de microfluidos, que no se obstruyen con materiales acuosos o grasos que se adhieren a ellos. Estoy buscando un revestimiento para anteojos, pero esto también podría tener aplicaciones importantes en la medicina, dice. Doris Vollmer , científico de materiales del grupo Max Planck. Para muchas aplicaciones, a la gente le gustaría la repelencia al aceite. No es suficiente que algo sea repelente al agua.
Si bien los investigadores usaron hollín de velas, las partículas de hollín de tamaños similares están disponibles comercialmente, lo que abre el camino a la posibilidad de fabricabilidad a gran escala y bajo costo, agrega. El grupo está explorando asociaciones comerciales para promover la tecnología.
Ambarish Kulkarni, ingeniero mecánico en el programa de Nanotecnología Avanzada de GE Global Research, que también busca superficies de material superampifóbico, dice que el documento describe un método novedoso para hacerlas. Los investigadores de GE han descubierto que tales superficies brindan beneficios antiincrustantes dentro de las turbinas de gas, lo que potencialmente las hace funcionar de manera más limpia y eficiente.
Debido a que el método Max Planck permite que los materiales trabajen a altas temperaturas, puede abrir áreas de aplicación que antes eran inalcanzables, agrega.
GE tiene varios proyectos en esta área, incluido un esfuerzo para inculcar una rugosidad superhidrófoba en la superficie de los termoplásticos comunes que se utilizan para cosas como el envasado de productos y alimentos.
Un problema con el recubrimiento Max Planck es que, a diferencia de las superficies rugosas que se usan para varias superficies repelentes al agua, puede rayarse o desgastarse. Por lo tanto, la tecnología de materiales necesitará más refinamientos para fabricar anteojos resistentes al aceite que también sean realmente resistentes a los arañazos, reconoce Vollmer. También está trabajando en formas de hacer el recubrimiento en soluciones químicas, en lugar del método de deposición de vapor utilizado inicialmente, que requiere hornos de alta temperatura.