Uma das características mais instantaneamente reconhecíveis do vidro é a maneira como ele reflete a luz. Mas uma nova maneira de criar texturas de superfície em vidro, desenvolvido por pesquisadores do MIT, elimina virtualmente reflexos, produzindo vidro que é quase irreconhecível por causa de sua ausência de brilho - e cuja superfície faz com que as gotas de água saltem imediatamente, como pequenas bolas de borracha.

O novo vidro “multifuncional”, com base em nanotexturas de superfície que produzem uma série de características cônicas, é autolimpante e resiste ao embaçamento e ao brilho, dizem os pesquisadores. Em última análise, eles esperam que possa ser feito usando um processo de fabricação barato que possa ser aplicado a dispositivos ópticos, as telas de smartphones e televisores, painéis solares, pára-brisas de automóveis e até janelas em edifícios.

A tecnologia é descrita em artigo publicado na revista. ACS Nano , em coautoria com estudantes de graduação em engenharia mecânica Kyoo-Chul Park e Hyungryul Choi, ex-pós-doutorado Chih-Hao Chang SM '04, PhD ’08 (agora na North Carolina State University), professor de engenharia química Robert Cohen, e os professores de engenharia mecânica Gareth McKinley e George Barbastathis.

Painéis fotovoltaicos, Park explica, pode perder até 40% de sua eficiência em seis meses, à medida que poeira e sujeira se acumulam em suas superfícies. Mas um painel solar protegido pelo novo vidro autolimpante, ele diz, teria muito menos problemas. Além disso, o painel seria mais eficiente porque mais luz seria transmitida através de sua superfície, em vez de ser refletido - especialmente quando os raios do sol estão inclinados em um ângulo agudo em relação ao painel. Nessas horas, como o início da manhã e o fim da tarde, o vidro convencional pode refletir mais de 50 por cento da luz, ao passo que uma superfície anti-reflexo reduziria o reflexo a um nível insignificante.

Embora alguns trabalhos anteriores tratassem os painéis solares com revestimentos hidrofóbicos, as novas superfícies multifuncionais criadas pela equipe do MIT são ainda mais eficazes em repelir água, mantendo os painéis limpos por mais tempo, dizem os pesquisadores. Além disso, os revestimentos hidrofóbicos existentes não evitam perdas reflexivas, dando ao novo sistema mais uma vantagem.

Outras aplicações podem incluir dispositivos ópticos, como microscópios e câmeras para serem usados ​​em ambientes úmidos, onde os recursos anti-reflexo e anti-embaçamento podem ser úteis. Em dispositivos com tela de toque, o vidro não eliminaria apenas os reflexos, mas também resistiria à contaminação pelo suor.

Em última análise, se o custo desse vidro puder ser reduzido o suficiente, até as janelas do carro poderiam se beneficiar, Choi diz, limpando-se de sujeira e areia na superfície externa das janelas, eliminando brilho e reflexos que podem prejudicar a visibilidade, e evitar o embaçamento na superfície interna.

O padrão de superfície - que consiste em uma série de cones em nanoescala que são cinco vezes mais altos que sua largura de base de 200 nanômetros - é baseado em uma nova abordagem de fabricação que a equipe do MIT desenvolveu usando técnicas de revestimento e gravação adaptadas da indústria de semicondutores. A fabricação começa com o revestimento de uma superfície de vidro com várias camadas finas, incluindo uma camada fotorresiste, que é então iluminado com um padrão de grade e gravado fora; gravuras sucessivas produzem as formas cônicas. A equipe já solicitou a patente do processo.

Uma vez que é a forma da superfície nanotexturada - ao invés de qualquer método particular de obter essa forma - que fornece as características únicas, Park e Choi dizem que, no futuro, filmes de vidro ou polímeros transparentes podem ser fabricados com tais características de superfície simplesmente passando-os por um par de rolos texturizados enquanto ainda parcialmente derretidos; tal processo aumentaria minimamente o custo de fabricação.

Os pesquisadores dizem que se inspiraram na natureza, onde superfícies texturizadas que variam de folhas de lótus a carapaças de besouros do deserto e olhos de mariposas se desenvolveram de maneiras que muitas vezes cumprem vários propósitos ao mesmo tempo. Embora os arranjos de nanocones pontiagudos na superfície pareçam frágeis quando vistos microscopicamente, os pesquisadores dizem que seus cálculos mostram que eles devem ser resistentes a uma ampla gama de forças, variando de impacto por gotas de chuva em uma forte chuva ou pólen e areia impulsionada pelo vento até cutucar diretamente com o dedo. Mais testes serão necessários para demonstrar o quão bem as superfícies nanotexturadas resistem ao longo do tempo em aplicações práticas.

Andrew Parker, pesquisador visitante sênior do Green Templeton College da Universidade de Oxford, no Reino Unido, que não esteve envolvido neste trabalho, diz, “Superfícies multifuncionais em animais e plantas são comuns. Pela primeira vez, Até onde eu saiba, este artigo aprende uma lição de eficiência de fabricação com a natureza, criando um dispositivo anti-reflexo e anti-embaçamento otimizado. É assim que a natureza funciona, e pode muito bem ser o futuro de uma engenharia mais verde, onde duas estruturas, e dois processos de fabricação, são substituídos por um. ”

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.