La superficie más repelente al agua del mundo sorprende a sus propios inventores

Por Michael Irving

24 de octubre de 2023

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Impresión artística del agua que sale del nuevo revestimiento superhidrófobo SAM

Impresión artística del agua que sale del nuevo revestimiento superhidrófobo SAMEkaterina Osmekhina

Los científicos han desarrollado lo que llaman la superficie más repelente al agua jamás creada. Al darle una capa líquida que desafía los diseños habituales, el agua se deslizará por la superficie en ángulos 500 veces menores que otros materiales superhidrófobos. La capacidad de repeler el agua es importante para muchos materiales, particularmente en las industrias automotriz ,marina y aeroespacial. Muchas superficies superhidrófobas funcionan atrapando una capa de aire o líquido, lo que hace que el agua que cae sobre ellas se convierta en gotas y se escurra más fácilmente. Pero una tecnología emergente crea lo que se llama superficies similares a líquidos (LLS), que tienen capas de moléculas altamente móviles que actúan como líquidos pero están unidas a sustratos para que no escapen. El resultado final es como una superficie lubricada de la que el agua se desliza.

En el nuevo estudio, científicos de la Universidad Aalto en Finlandia desarrollaron un nuevo LLS a partir de moléculas llamadas mono capas auto ensambladas (SAM) que recubren un sustrato de silicio. Al ajustar condiciones como la temperatura y el contenido de agua en el reactor durante la producción, el equipo pudo controlar la cantidad de silicio que cubrían los SAM.

Cuando los SAM cubrieron gran parte de la superficie, se volvió superhidrófoba, lo que provocó que el agua formara gotas y se escurriera. Esto era de esperarse, pero para sorpresa de los investigadores, la baja cobertura SAM también provocaba una superficie resbaladiza. Y lo hizo sin las gotas de agua, que durante mucho tiempo se pensó que eran necesarias para la superhidrofobicidad.

“Era contradictorio que incluso una cobertura baja produjera una resbaladiza excepcional”, dijo Sakari Lepikko, autor principal del estudio. “Descubrimos que, en cambio, el agua fluye libremente entre las moléculas del SAM con una cobertura baja del SAM, deslizándose fuera de la superficie. Y cuando la cobertura del SAM es alta, el agua permanece encima del SAM y se desliza con la misma facilidad. Sólo entre estos dos estados el agua sea dhierea los SAM y se pega a la superficie”.

El equipo dice que algunas versiones de sus superficies SAM son los materiales más repelentes al agua jamás reportados: las superficies superhidrófobas generalmente cuentan con ángulos de deslizamiento (el ángul o en el que el agua se deslizará) tan bajos como 5°. Pero el equipo de A alto informa que el suyo puede ser de un sorprendente0,01°, lo que significa que el agua se escurrirá básicamente por cualquier superficie que no esté perfectamente nivelada.

La medida más común de hidrofobicidad es lo que se llama ángulo de contacto, que viene dado por la curva pronunciada que forman las gotas de agua en la superficie. Pero es difícil aplicar esa medida aquí cuando las superficies del SAM permiten que el agua se esparza formando una película pero aún así se desprende fácilmente. Por muy intrigante que sea el recubrimiento SAM, los investigadores reconocen que todavía es bastante delgado y se dispersará fácilmente. Pero planean seguir trabajando para mejorarlo, de modo que eventualmente pueda ayudar en una variedad de casos de uso industrial. “Cosas como la transferencia de calor en tuberías, el deshielo y el antivaho son usos potenciales”, dijo Lepikko. “También ayudará con los micro fluidos, donde las pequeñas gotas deben moverse suavemente, y con la creación de superficies auto limpiantes. Nuestro mecanismo contrario a la intuición es una nueva forma de aumentar la movilidad de las gotas en cualquier lugar donde sea necesario”.

La investigación fue publicada en la revista Nature Chemistry.

Fuente: Universidad Aalto