Os óculos nunca mais precisam ser limpos, e os pára-brisas sujos são coisa do passado! Pesquisadores do Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros em Mainz e da Universidade Técnica de Darmstadt estão agora muito mais perto de atingir esse objetivo. Eles usaram fuligem de vela para produzir um revestimento superanfifóbico transparente de vidro. Óleo e água rolam para fora deste revestimento, não deixando absolutamente nada para trás. Algo que até se manteve verdadeiro quando os pesquisadores danificaram a camada com jato de areia. O material deve essa propriedade à sua nanoestrutura. As superfícies seladas desta forma podem ser utilizadas em qualquer lugar onde a contaminação ou mesmo uma película de água seja prejudicial ou simplesmente um incômodo.

Doris Vollmer odeia que seus óculos sempre fiquem sujos tão rapidamente. Contudo, O cientista, que lidera um grupo de pesquisa no Instituto Max Planck para Pesquisa de Polímeros, está procurando uma solução para o problema - e ela e sua equipe agora estão bem mais perto de encontrar uma. Um revestimento transparente que é muito bom em repelir água e óleo, como agora está sendo apresentado pelos pesquisadores baseados em Mainz, poderia não apenas manter a água e a sujeira longe das lentes dos vidros e pára-brisas dos carros, mas também, por exemplo, das fachadas de vidro dos arranha-céus. Também pode evitar resíduos de sangue ou líquidos contaminados em equipamentos médicos.

O revestimento consiste essencialmente em um material extremamente simples:sílica, o principal constituinte de todo o vidro. Os pesquisadores revestiram isso com um composto de silício fluorado, que já torna a água superficial e repelente de óleo, como uma frigideira antiaderente. A parte realmente inteligente é a estrutura do revestimento, Contudo. Isso é o que torna o vidro super repelente de água e super repelente de óleo. Em uma frigideira com este tipo de revestimento, água e óleo simplesmente rolariam na forma de gotas. A estrutura da camada se assemelha a um labirinto esponjoso de poros completamente desordenados, que é feito de pequenas esferas.

Fuligem da chama da vela como modelo para a estrutura de vidro poroso

“As superfícies arredondadas não podem ser molhadas mesmo por óleos de baixa viscosidade, embora isso seja energeticamente mais favorável, ”Diz Doris Vollmer. Isso ocorre porque os líquidos que umedecem até mesmo as superfícies fluoretadas teriam que ser pressionados sobre essas esferas, que medem cerca de 60 nanômetros (um nanômetro corresponde a um milionésimo de um milímetro), a fim de formar um filme na superfície. Isso requer muita energia.

Esse revestimento seria ideal para inúmeras aplicações, até porque é muito fácil de produzir. “Podemos até produzi-lo em potes de geléia, ”Diz Doris Vollmer. E a fuligem da chama de uma vela, a partir da qual os pesquisadores fizeram algo semelhante a uma impressão de vidro, serviu de modelo para a estrutura porosa das esferas. Os pesquisadores começaram segurando uma lâmina de vidro em uma chama para que as partículas de fuligem, que medem cerca de 40 nanômetros de diâmetro, formou uma estrutura semelhante a uma esponja no vidro. O próximo passo era revesti-lo com sílica em um recipiente de vidro - até mesmo um frasco de geléia serviria - por vapor depositando um composto de silício orgânico volátil e amônia no depósito de fuligem. Quando eles subsequentemente aqueceram o material, a fuligem se decompôs. A próxima etapa foi depositar a vapor um composto de silício fluorado também na estrutura de sílica oca.

Eles então tentaram umedecer esse revestimento com diferentes líquidos. Contudo, eles não tiveram sucesso, mesmo quando eles permitem que o hexadecano goteje de uma grande altura sobre ele; em uma frigideira antiaderente, o hexadecano se espalha como água em uma pia. “Inicialmente, uma gota de óleo penetrou na estrutura semelhante a uma esponja, mas depois voltou como uma bola de borracha, ”Explica Doris Vollmer. Embora uma parte do líquido permanecesse nos poros e molhasse o material, quando a maior parte da queda voltou à superfície em uma velocidade mais lenta após saltar, retirou a pequena quantidade de hexano que havia permanecido fora dos poros de vidro novamente. Finalmente, a queda reunida permaneceu deitada na superfície como uma bola (veja o vídeo). Os pesquisadores em Mainz testaram a camada superanfifóbica com um total de sete líquidos e descobriram que nenhum foi sugado pela esponja de vidro.

Pesquisa sistemática para revestimento autolimpante

“Como o material repele água e óleo tão bem, seria adequado como um revestimento autolimpante para um grande número de aplicações, ”Diz Hans-Jürgen Butt, Diretora Departamental do Instituto Max Planck, com sede em Mainz, onde Doris Vollmer trabalha com seu grupo. E mesmo que uma parte da camada tenha sido removida, a estrutura de vidro permaneceu superfifóbica. Isso ocorre porque sua estrutura interna é a mesma que sua estrutura na superfície. Ele só perde suas propriedades de autolimpeza quando a camada se torna mais fina do que um micrômetro. E isso é precisamente o que aconteceria muito em breve na prática, mesmo que uma estrutura de esponja autolimpante com vários micrômetros de espessura fosse usada para revestir as lentes dos óculos ou vidraças. Quando os pesquisadores deixaram a areia escorrer para a delicada estrutura de vidro, o revestimento desgastou-se rapidamente. “Em uma próxima etapa, gostaríamos, portanto, de desenvolver uma camada que é superanfifóbica, com melhor estabilidade mecânica, ”Diz Doris Vollmer.

Com a ajuda de tais revestimentos, os pesquisadores querem saber mais sobre os fatores que determinam o quão bem um material repele água e óleo. “Ainda não conhecemos essa relação em detalhes, ”Diz Hans-Jürgen Butt. “A busca por materiais superanfifóbicos é, portanto, mais ou menos um caso de tentativa e erro.” Assim que os pesquisadores alcançaram uma compreensão sistemática de por que um líquido molha uma superfície ou não, empresas industriais serão capazes de desenvolver revestimentos autolimpantes especificamente para aplicações em arquitetura, óptica e medicina.