Química

Crean revestimientos autolimpiables inspirados en la naturaleza

(NC&T) El objetivo de esta colaboración entre científicos de los materiales e ingenieros químicos, del Instituto Tecnológico de Georgia, es reproducir la superficie autolimpiable del loto, la famosa y carismática planta que vive en estanques. A pesar de crecer rodeada de barro, sus hojas y flores permanecen limpias porque sus superficies están compuestas por micro y nanoestructuras que, junto con una capa de cera, impiden que la suciedad y el agua se les adhieran. A pesar de sus raras propiedades, estas superficies permiten que se produzca la fotosíntesis en las hojas.

La acción de autolimpieza del loto ha intrigado a los investigadores durante décadas. Recientes estudios a cargo de varios grupos diferentes, han desvelado el diseño estructural responsable de las propiedades únicas de esta planta.

La capacidad del loto para rechazar el agua y la suciedad es el resultado de una rara combinación de una superficie superhidrofóbica (que rechaza el agua), y un conjunto de crestas y valles de dimensiones micrométricas, y protuberancias cerosas nanométricas creando una superficie áspera que no les da al agua y a la suciedad la oportunidad de adherirse.

Debido a la combinación de estructuras micro y nanométricas, las gotas de agua sólo pueden hacer contacto con el tres por ciento de la superficie aproximadamente.

Revestimientos autolimpiables
El agua forma perlas sobre una superficie diseñada como la de las hojas de la planta de loto. (Foto: Georgia Tech/Gary Meek)
Los investigadores del Tecnológico de Georgia enfocan su trabajo hacia varias aplicaciones concretas. Por ejemplo, para resolver un problema que daña a ciertos accesorios eléctricos. La acumulación de polvo y suciedad en los aislantes de cerámica o silicona utilizados en las líneas de transmisión de energía eléctrica de alto voltaje, puede acabar provocando con el paso del tiempo un cortocircuito que produzca daños en la red de distribución eléctrica. Es poco práctico limpiar manualmente los aislantes. C.P. Wong, Yonghao Xiu, Lingbo Zhu y Dennis Hess han desarrollado una superficie semejante a la del loto, que ha demostrado una durabilidad excelente en las comprobaciones a largo plazo.

El Tecnológico de Georgia también está trabajando en otras aplicaciones de la tecnología inspirada en el loto:

-La utilización de grupos de nanotubos de carbono para crear las protuberancias superficiales que son necesarias para impedir la acumulación de polvo sobre células fotovoltaicas, trajes espaciales y otros equipos diseñados para su uso en la Luna o Marte.

-La aplicación de revestimientos semejantes al del loto para impedir la aparición de las fuertes fuerzas adhesivas que pueden surgir entre las estructuras de los sistemas microelectromecánicos (MEMS) y los substratos. La magnitud de estas fuerzas puede ser lo bastante grande como para deformar las estructuras, inutilizando el dispositivo.

-Superficies como la del loto para ser usadas en ciertos dispositivos médicos implantables, con el fin de impedir que las células se peguen y formen coágulos de sangre.

El loto es otro ejemplo de cómo las sorprendentes lecciones que nos proporciona la Naturaleza pueden servirnos para desarrollar nuevas tecnologías.


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