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14/02/2013

Nuevo material “súper-impermeable”

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El recubrimiento hace que el líquido rebote sobre la superficie del sustrato sobre el que se ha aplicado

A principios de 2013, ha aparecido publicado en el “Journal of the American Chemical Society” un artículo sobre el desarrollo de un material omnifóbico, es decir, capaz de repeler la mayoría de los líquidos: “Superomniphobic Surfaces for Effective Chemical Shielding”. Este desarrollo ha sido llevado a cabo por un equipo de investigación de la Universidad de Michigan (EE.UU.), liderado por el experto en ingeniería de nuevos materiales Anish Tuteja.

Se trata de un recubrimiento de escala nanométrica que repele las soluciones líquidas, haciéndolas rebotar (literalmente) sobre su superficie. Está formado por una mezcla de partículas de un polímero denominado PDMS (polidimetilsiloxano) y nanocubos resistentes a los líquidos que contienen, entre otros elementos, carbono, flúor, silicio y oxígeno (estos nanocubos han sido desarrollados por la Fuerza Aérea norteamericana). La aplicación del recubrimiento sobre la superficie se lleva a cabo mediante una técnica llamada electro-spinning, que emplea una carga eléctrica para crear partículas finas de sólido a partir de una solución líquida.

Para que una superficie sea omnifóbica, la interacción entre el líquido y la superficie debe ser mínima, ya que, según palabras de AnishTuteja “normalmente, cuando los dos materiales se acercan, imbuyen una pequeña carga positiva o negativa la una en la otra y tan pronto como el líquido entra en contacto con la superficie sólida éste empieza a propagarse". Aunque la propia química del material es importante, su buen funcionamiento se debe en gran medida a su textura, ya que envuelve los poros de la superficie sobre la que se aplica, de tal modo que crea una red muy fina dentro de los poros (con un volumen que es al menos un 95% aire). Este recubrimiento minimiza el contacto entre el líquido y la superficie sólida, ya que el líquido sólo toca filamentos simples de la superficie sólida, reduciéndose drásticamente las fuerzas intermoleculares que interactúan entre líquido y sólido. Por lo tanto, se evita la propagación de las gotas, que permanecen intactas e interactuando sólo con sus propias moléculas, mantenimiento su forma esférica, y literalmente rebotando en el recubrimiento.

Anteriormente, ya se habían desarrollado otras superficies de este tipo. Existen trabajos previos dirigidos por Robert Cohen, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), pero parece ser que los resultados no eran buenos cuando se aplicaban líquidos con una baja tensión superficial, como aceites, alcoholes, ácidos orgánicos, bases y solventes orgánicos, ya que éstos eran capaces de adherirse a esas superficies. El recubrimiento desarrollado por el equipo de Anish Tuteja ha sido probado con más de 100 líquidos distintos y sólo encontraron dos que fueron capaces de penetrar en el revestimiento, los clorofluorocarbonos, que son productos químicos utilizados en refrigeradores y acondicionadores de aire.

Este tipo de materiales omnifóbicos es de gran interés desde el punto de vista de defensa, debido a su amplio espectro de aplicación. Pueden ser útiles para la auto-limpieza de superficies (en particular, para sensores y ropa incluida en los sistemas de protección frente a amenazas de tipo químico y biológico y en general, a cualquier miembro uniformado del Ministerio de Defensa), para el control de fugas de lubricantes y combustibles en motores y aeronaves o en el desarrollo de nuevas pinturas impermeables que reduzcan drásticamente la resistencia al avance de buques. Algunas de estas aplicaciones aparecen reflejadas en la ETID, más concretamente en las metas tecnológicas 4.2.2, 4.2.3, 4.3.1 y 3.5.1.

Imagen: Copyright © 2013 The Regents of the University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109 USA.

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