Quer uma superfície que não fique molhada? Pegue uma lixa.
Os pesquisadores da Rice University desenvolveram um método simples para tornar as superfícies super-hidrofóbicas – ou seja, muito repelentes à água – sem os produtos químicos frequentemente usados ​​em tais processos.

Sua técnica envolve lixa, uma seleção de pós e um pouco de graxa de cotovelo.

Os laboratórios dos professores de Rice C. Fred Higgs III e James Tour, co-autores correspondentes de um artigo na revista da American Chemical Society ACS Applied Materials and Interfaces , mostraram que lixar uma superfície aumenta sua capacidade de derramar água sem se molhar. Mas a moagem em pó ao mesmo tempo dá superpoderes hidrofóbicos.

Melhor ainda, suas superfícies superhidrofóbicas também possuem excelentes propriedades antigelo. Eles descobriram que a água levava 2,6 vezes mais tempo para congelar em superfícies tratadas em comparação com materiais não tratados. Eles também notaram que o gelo perdeu 40% de sua força de adesão, mesmo em temperaturas tão baixas quanto menos 31 graus Fahrenheit.

Quão bem uma superfície absorve ou repele a água pode ser medida analisando o ângulo de contato das gotículas que se depositam nela. Para ser superhidrofóbico, um material precisa ter um ângulo de contato com a água – o ângulo no qual a superfície da água encontra a superfície do material – maior que 150 graus. Quanto maior o beading, maior o ângulo. Um ângulo de zero graus é uma poça, enquanto um ângulo máximo de 180 graus é uma esfera que apenas toca a superfície.

Para atingir seu status super, os materiais hidrofóbicos têm baixa energia de superfície, bem como uma superfície áspera. Os melhores materiais da equipe Rice mostraram um ângulo de contato de cerca de 164 graus.

Higgs, cujo laboratório é especializado em tribologia, o estudo de superfícies em contato deslizante, disse que certos tipos de lixa podem fornecer rugosidade superficial que promove o comportamento hidrofóbico ou repelente à água desejado.

“No entanto, a ideia do grupo Tour de introduzir materiais em pó selecionados entre as superfícies de atrito durante o processo de lixamento significa que um tribofilme é formado”, disse Higgs. "Isso dá o bônus adicional de funcionalizar a superfície para repelir cada vez mais a água."

Um tribofilme se forma em uma reação química em superfícies que deslizam umas contra as outras. A superfície do pistão de um motor é um bom exemplo, disse ele.

Higgs disse que o lixamento torna as superfícies mais macias e permite que os pós adiram através das forças de van der Waals. "Essas forças são maiores quando as superfícies entram em contato próximo", disse ele. "Portanto, as partículas de pó podem aderir mesmo após a conclusão do processo de lixamento."

Mudanças estruturais e transferência de massa e elétrons parecem diminuir a energia de superfície dos materiais que, antes do tratamento, já eram levemente hidrofóbicos ou hidrofílicos, de acordo com os pesquisadores.

A equipe Rice aplicou a técnica em uma variedade de superfícies (Teflon, polietileno, polipropileno, poliestireno, cloreto de polivinila e polidimetilsiloxano) com uma variedade de aditivos em pó. Estes incluíram fibra de grafeno induzida por laser, grafeno flash turbostratic, dissulfeto de molibdênio, Teflon e nitreto de boro. Uma variedade de lixas de óxido de alumínio foram usadas, de 180 a 2.000 grãos.

Os materiais resistentes provaram ser robustos, pois nem o aquecimento a 130 graus Celsius (266 graus Fahrenheit) nem 18 meses sob o sol quente de Houston os degradaram. Colar fita transparente na superfície e retirá-la 100 vezes também não os degradou. Mas mesmo quando os materiais começaram a falhar, os laboratórios descobriram que relixá-los poderia facilmente renovar sua hidrofobicidade.

A equipe também descobriu que, alterando as condições de areia e os aditivos em pó, os materiais também podem se tornar hidrofílicos ou absorventes de água.

Tour disse que simplificar a fabricação de materiais super-hidrofóbicos e anti-gelo deve atrair o interesse da indústria. "É difícil fazer esses materiais", disse ele. "Superfícies superhidrofóbicas não permitem o acúmulo de água. A água pinga e rola imediatamente se houver o menor ângulo ou vento suave.

“Agora, quase qualquer superfície pode se tornar super-hidrofóbica em segundos”, disse Tour. "Os pós podem ser tão simples quanto Teflon ou dissulfeto de molibdênio, ambos prontamente disponíveis, ou materiais de grafeno mais recentes. "

“Os fabricantes de aviões não querem a formação de gelo em suas asas, os capitães de navios não querem que a água do oceano os atrase e os dispositivos biomédicos precisam evitar a bioincrustação, onde as bactérias se acumulam em superfícies molhadas”, disse Higgs. "Superfícies superhidrofóbicas robustas e duradouras produzidas a partir deste método de areia em uma única etapa podem aliviar muitos desses problemas.

"Uma limitação de outras técnicas para gerar superfícies hidrofóbicas é que elas não são dimensionadas para grandes áreas de superfície, como as de aviões e navios", disse ele. "Técnicas de aplicação simples como a desenvolvida aqui devem ser escaláveis."

O estudante de pós-graduação da Rice, Weiyin Chen, co-autor principal do novo artigo, disse que o laboratório Tour também aplicou sua técnica de areia a várias superfícies metálicas, incluindo, conforme relatado em outro artigo recente, folhas de lítio e sódio para baterias de metal.

"As reações químicas espontâneas causam a formação de tribofilmes, neste caso, a interfase artificial do eletrólito sólido", disse Chen. "Os metais modificados podem ser usados ​​como ânodos para baterias metálicas recarregáveis." + Explorar mais

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