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(noticias nanowerk) Los investigadores han desarrollado un nuevo mecanismo para hacer que las gotas de agua se deslicen de las superficies, como se describe en un artículo publicado en quimica natural (“Resbaladizas gotas a pesar de la heterogeneidad de la superficie a nivel molecular”).
El descubrimiento desafía las ideas existentes sobre la fricción entre superficies sólidas y agua y abre una nueva forma de estudiar el deslizamiento de las gotas a nivel molecular. La nueva tecnología tiene aplicaciones en varias áreas, incluidas la plomería, la óptica y las industrias automotriz y marina.
Las tesis centrales
![superficie repelente de caídas](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63918_1.jpg)
Investigación
A nuestro alrededor, el agua interactúa constantemente con superficies sólidas. La cocina, el transporte, la óptica y cientos de otras aplicaciones se ven afectadas por la forma en que el agua se adhiere o se desliza por las superficies. Comprender la dinámica molecular de estas gotas microscópicas ayuda a los científicos e ingenieros a encontrar formas de mejorar muchas tecnologías domésticas e industriales.
Las superficies similares a los líquidos son un nuevo tipo de superficie repelente de caídas que ofrece muchas ventajas técnicas sobre los enfoques tradicionales, un tema tratado recientemente en Naturaleza Reseñas Química (“Superficies omnifóbicas similares a líquidos”) de Robin Ras, profesor de la Universidad de Aalto.
Tienen capas moleculares altamente móviles pero unidas covalentemente a los sustratos, dando a las superficies sólidas una calidad líquida y actuando como una capa de lubricante entre las gotas de agua y la superficie misma. Un equipo de investigación dirigido por Ras utilizó un reactor especialmente diseñado para crear una capa líquida de moléculas llamadas monocapas autoensambladas (SAM) sobre una superficie de silicio.
Ver crecer las monocapas autoorganizadas
«Nuestro trabajo es la primera vez que alguien ha ido directamente al nivel nanométrico para crear superficies molecularmente heterogéneas», dice el estudiante de doctorado Sakari Lepikko, autor principal del estudio.
Al ajustar cuidadosamente condiciones como la temperatura y el contenido de agua en el reactor, el equipo pudo ajustar qué parte de la superficie de silicio cubría la monocapa.
«Me parece muy interesante que al integrar el reactor con un elipsómetro podamos observar el crecimiento de las monocapas autoorganizadas con un detalle excepcional», dice Ras.
«Los resultados mostraron una mayor resistencia al deslizamiento cuando la cobertura SAM era baja o alta, que también son las situaciones en las que la superficie es más homogénea». Con una cobertura baja, la superficie de silicio es el componente predominante, con una cobertura alta, los SAM son el componente predominante. »
«Era contradictorio que incluso una cobertura baja diera como resultado una suavidad excepcional», continúa Lepikko.
Cuando la cobertura es baja, el agua forma una película en la superficie, lo que se cree que aumenta la fricción. «En cambio, descubrimos que cuando la cobertura del SAM es baja, el agua fluye libremente entre las moléculas del SAM y se desliza fuera de la superficie». Y cuando la cobertura del SAM es alta, el agua permanece en el SAM y se desliza con la misma facilidad. Sólo entre estos dos estados el agua se adhiere a los SAM y permanece suspendida en la superficie”.
El nuevo método resultó extremadamente eficaz y el equipo creó la superficie líquida más resbaladiza del mundo.
Antivaho, deshielo, autolimpiante
El descubrimiento promete tener un impacto allí donde se necesiten superficies repelentes de goteo. Según Lepikko, esto incluye cientos de ejemplos, desde la vida cotidiana hasta soluciones industriales.
«Cosas como la transferencia de calor en tuberías, el deshielo y el antivaho son usos potenciales». También será útil en microfluidos, que requieren que pequeñas gotas se muevan suavemente, y en la creación de superficies autolimpiantes. «Nuestro mecanismo contrario a la intuición es una nueva forma de aumentar la movilidad de las gotas donde sea necesario», dice Lepikko.
A continuación, el equipo planea continuar experimentando con su estructura monocapa autoensamblable y mejorar la capa misma. Lepikko está especialmente entusiasmado con la información que este trabajo proporcionará para futuras innovaciones.
«El principal problema con un recubrimiento SAM es que es muy delgado y por lo tanto se propaga fácilmente después del contacto físico. Pero cuando lo estudiamos, obtenemos conocimientos científicos fundamentales que podemos utilizar para crear aplicaciones prácticas duraderas».
La investigación utilizó la infraestructura de investigación nacional OtaNano y fue llevada a cabo por el grupo Soft Matter and Wetting del Departamento de Física Aplicada, que también ha producido otros materiales innovadores repelentes al agua (Naturaleza, “Diseño de superficies superhidrófobas robustas”). A este estudio también contribuyeron investigadores de la Universidad de Jyväskylä.
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