O olho de uma mariposa e a folha de lótus foram as inspirações para um anti-reflexo repelente de água, ou superhidrofóbico, revestimento de vidro com potencial significativo para painéis solares, lentes, detectores, janelas, sistemas de armas e muitos outros produtos.

A descoberta é de pesquisadores do Laboratório Nacional de Oak Ridge, do Departamento de Energia, detalhado em um artigo publicado no Journal of Materials Chemistry C , é baseado em uma camada nanoestruturada mecanicamente robusta de filme de vidro poroso. O revestimento pode ser personalizado para ser super-hidrofóbico, resistente a nevoeiro e anti-reflexo.

"Embora as folhas de lótus repelam a água e se autolimpem quando chove, os olhos de uma mariposa são anti-reflexos por causa de nanoestruturas cônicas naturalmente cobertas, onde o índice de refração aumenta gradualmente conforme a luz viaja para a córnea da mariposa, "disse Tolga Aytug, autor principal do artigo e membro do Grupo de Química de Materiais do ORNL. "Combinado, esses recursos fornecem uma capacidade verdadeiramente revolucionária para projetar revestimentos para propriedades e desempenho específicos. "

p Para ser superhidrofóbico, uma superfície deve atingir um ângulo de contato de gotículas de água superior a 150 graus. O revestimento de ORNL tem um ângulo de contato entre 155 e 165 graus, então a água literalmente ricocheteia, levando embora poeira e sujeira. Esta propriedade combinada com a supressão da reflexão da luz de uma superfície de vidro é crítica para um melhor desempenho em inúmeras aplicações ópticas, Aytug disse.

O material de base - um tipo especial de revestimento de vidro - também é altamente durável, que o diferencia das tecnologias concorrentes, de acordo com Aytug, quem descreveu o processo.

“Desenvolvemos um método que começa com a deposição de uma fina camada de material de vidro em uma superfície de vidro, seguido de processamento térmico e remoção seletiva do material por corrosão, ", disse ele." Isso produz uma superfície que consiste em uma rede tridimensional porosa de vidro com alto teor de sílica que se assemelha a um coral microscópico. "

O fato de o revestimento poder ser fabricado por meio de técnicas padrão da indústria torna mais fácil e barato aumentar a escala e aplicar a uma ampla variedade de plataformas de vidro.

"A natureza nanoporosa interconectada tridimensionalmente única de nossos revestimentos suprime significativamente os reflexos de luz de Fresnel nas superfícies de vidro, fornecendo transmissão aprimorada em uma ampla gama de comprimentos de onda e ângulos, "Aytug disse. O efeito Fresnel descreve a quantidade de luz que é refletida versus a quantidade transmitida.

Quando os painéis solares estão em causa, a supressão da luz refletida se traduz em um aumento relativo de 3 a 6% na eficiência de conversão de luz em eletricidade e na produção de energia das células. Juntamente com a capacidade de autolimpeza superhidrofóbica, isso também poderia reduzir substancialmente os custos de manutenção e operação dos painéis solares. Além disso, o revestimento é altamente eficaz no bloqueio da luz ultravioleta.

Outras aplicações potenciais incluem óculos, periscópios, instrumentos ópticos, fotodetectores e sensores. Além disso, a propriedade superhidrofóbica pode ser eficaz na prevenção do acúmulo de gelo e neve em elementos ópticos e pode impedir a incrustação biológica em aplicações marinhas.

Aytug enfatizou que a resistência à abrasão por impacto do revestimento completa o pacote, tornando-o adequado para aplicações incalculáveis.

"Essa qualidade o diferencia das contrapartes poliméricas tradicionais e à base de pó, que geralmente são mecanicamente frágeis, "Aytug disse." Nós mostramos que nossos revestimentos de vidro de nanoestrutura exibem resistência mecânica superior à abrasão por impacto - como tempestades de areia - e são termicamente estáveis ​​a temperaturas próximas de 500 graus Celsius. "