Aplicar baixa voltagem a uma superfície de cobre nanoestruturada muda seu estado de oxidação, e, portanto, sua capacidade de atrair e repelir líquidos. Crédito:University of British Columbia
Por muitos anos, engenheiros buscaram criar um tipo especial de superfície:uma que possa repelir e absorver líquidos, e cuja capacidade de fazer isso - seu "comportamento de molhar" - pode ser controlada de forma rápida e precisa. A tecnologia teria uma ampla gama de aplicações potenciais, de filtragem de água e dispositivos biomédicos a lentes ópticas líquidas e sistemas lab-on-a-chip.
Essa "superfície inteligente" agora foi desenvolvida por pesquisadores da Universidade de British Columbia. Barato, escalável e alimentado apenas por uma bateria elétrica convencional, a superfície à base de cobre muda de muito repelente de água (superhidrofóbica) a muito absorvente de água (superhidrofílica) conforme o potencial elétrico é aplicado.
"Quando pequenas tensões são aplicadas à superfície, gotas de água que inicialmente rolam aderem a ele com mais força, "diz Ben Zahiri, o co-autor principal do estudo. "Mudando a magnitude da tensão e por quanto tempo ela é aplicada, podemos controlar facilmente o ângulo que cada gota forma com a superfície e a rapidez com que isso acontece. "
Quando o potencial elétrico é removido, a gota mantém sua forma e permanece presa no lugar.
Outros grupos modificaram o comportamento de umedecimento das superfícies de cobre usando estímulos como calor, Radiação UV e raios-X. Mas para conseguir isso, as temperaturas exigidas são altas - até 300 graus Celsius - e os tempos de exposição exigidos são longos - de dezenas de minutos a dias. Isso os torna impraticáveis para uma série de finalidades industriais e de consumo.
Em contraste, o estímulo elétrico usado pela equipe UBC modifica o comportamento de molhar rapidamente (de alguns segundos a alguns minutos) e reversivelmente, em tensões encontradas em baterias comuns (menos de 1,5 V). Ele faz isso alterando o estado de oxidação da superfície do cobre, que contém uma mistura de CuO hidrofílico e Cu hidrofóbico 2 O:à medida que o cobre perde elétrons, torna-se menos atraído pela água.
A capacidade de controlar a molhabilidade da superfície pode ser útil onde quer que haja gotículas, ou partículas sólidas absorvidas por gotículas, precisa ser manipulado, incluindo dispositivos microfluídicos e sistemas de manuseio de materiais perigosos. Ele também oferece recursos avançados de autolimpeza, permitindo a remoção controlada de fluidos.
A superfície inteligente desenvolvida pela UBC oferece propriedades de umedecimento de superfície rápidas e reversíveis - de super-hidrofóbica (repelente de água) a super-hidrofílica (atraente para água) usando uma pequena voltagem que pode ser fornecida por baterias convencionais. Crédito:University of British Columbia
Embora a equipe da UBC tenha optado por investigar o cobre por ser barato, abundante e um dos metais mais comumente usados no mundo, Zahiri acredita que a manipulação eletroquímica de outros metais, óxidos metálicos e óxidos mistos podem produzir resultados promissores semelhantes. Quanto ao líquido, qualquer fluido condutor, como sangue, poderia ser usado.
"Essas descobertas podem abrir uma nova área de exploração para superfícies inteligentes, "diz o professor de engenharia mecânica da UBC Walter Mérida, quem supervisionou o trabalho.
Este estudo foi publicado recentemente em Interfaces de materiais avançados .
