p (PhysOrg.com) - O primeiro vislumbre de bolhas de ar minúsculas que impedem a água de molhar uma superfície super antiaderente pode levar a novos materiais superlisos com aplicações em energia, Medicina, e mais. p Cientistas do Laboratório Nacional de Brookhaven do Departamento de Energia dos Estados Unidos obtiveram o primeiro vislumbre de minúsculas bolhas de ar que impedem a água de molhar uma superfície super antiaderente. Informações detalhadas sobre o tamanho e a forma dessas bolhas - e o material antiaderente que os cientistas criaram "marcando" um material liso com cavidades medindo apenas bilionésimos de um metro - está sendo publicado online hoje no jornal Nano Letras .

p “Nossos resultados explicam como essas nanocavidades prendem pequenas bolhas que tornam a superfície extremamente repelente de água, ”Disse o físico e autor principal de Brookhaven Antonio Checco. A pesquisa pode levar a uma nova classe de materiais antiaderentes para uma gama de aplicações, incluindo usinas de energia de eficiência aprimorada, barcos mais rápidos, e superfícies resistentes à contaminação por germes.

p Superfícies antiaderentes são importantes para muitas áreas da tecnologia, de redução de arrasto a agentes anticongelantes. Essas superfícies são geralmente criadas pela aplicação de revestimentos, como Teflon, para alisar superfícies. Mas recentemente - tomando a liderança de observações na natureza, notadamente a folha de lótus e algumas variedades de insetos - os cientistas perceberam que um pouco de textura pode ajudar. Ao incorporar recursos topográficos em superfícies, eles criaram materiais extremamente repelentes de água.

p “Chamamos esse efeito de 'superhidrofobicidade, '”Disse o físico de Brookhaven Benjamin Ocko. “Ocorre quando bolhas de ar permanecem presas nas superfícies texturizadas, reduzindo drasticamente a área de contato do líquido com o sólido. ” Isso força a água a se formar em gotas em forma de pérola, que estão fracamente conectados à superfície e podem facilmente rolar, mesmo com a menor inclinação.

p “Para ter o primeiro vislumbre de nanobolhas em uma superfície super-hidrofóbica, criamos uma matriz regular de mais de um trilhão de nanocavidades em uma superfície plana, e, em seguida, revestido com um surfactante semelhante a cera, ”Disse Charles Black, um físico do Centro de Nanômetros Funcionais de Brookhaven.

p Este revestido, superfície texturizada em nanoescala era muito mais repelente de água do que a superfície plana sozinha, sugerindo a existência de nanobolhas. Contudo, porque a nanoescala não é acessível usando microscópios comuns, pouco se sabe sobre essas nanobolhas.

p Para provar inequivocamente que essas bolhas ultrapequenas estavam presentes, a equipe de Brookhaven realizou medições de raios-x na fonte de luz síncrotron nacional. “Observando como os raios-x difratam, ou ricocheteou na superfície, somos capazes de obter imagens de características extremamente pequenas e mostrar que as cavidades estavam quase todas cheias de ar, ”Disse a física de Brookhaven Elaine DiMasi.

p Checco acrescentou, “Ficamos surpresos que a água penetre apenas cerca de 5 a 10 nanômetros nas cavidades - uma quantidade que corresponde a apenas 15 a 30 camadas de moléculas de água - independente da profundidade das cavidades. Isso fornece a primeira evidência direta da morfologia dessas pequenas bolhas. ”

p De acordo com as observações dos cientistas, as bolhas têm apenas cerca de 10 nanômetros de tamanho - cerca de dez mil vezes menores que a largura de um único fio de cabelo humano. E os resultados da equipe mostram conclusivamente que essas pequenas bolhas têm parte superior quase plana. Isso está em contraste com o maior, bolhas do tamanho de um micrômetro, que têm um topo mais arredondado.

p “Esta configuração achatada é atraente para uma gama de aplicações porque se espera que aumente o deslizamento hidrodinâmico além da superfície nanotexturada, ”Disse Checco. "Além disso, o fato de que a água dificilmente penetra nas nano-texturas, mesmo se uma pressão externa for aplicada ao líquido, implica que essas nanobolhas são muito estáveis. ”

p Portanto, em contraste com materiais com maiores, texturas do tamanho de um micrômetro, as superfícies fabricadas pela equipe de Brookhaven podem exibir propriedades super-hidrofóbicas mais estáveis.

p “Essas descobertas fornecem uma melhor compreensão dos aspectos em nanoescala da super-hidropobicidade, que deve ajudar a melhorar o design de futuras superfícies antiaderentes superhidrofóbicas, ”Disse Checco.