Uma nova classe de nanomateriais super-hidrofóbicos pode simplificar o processo de proteção de superfícies da água.

Um material feito por cientistas da Rice University, a Universidade de Swansea, a University of Bristol e a University of Nice Sophia Antipolis são baratas, não tóxico e pode ser aplicado a uma variedade de superfícies por spray ou spin-coating.

Os pesquisadores liderados pelo químico Andrew Barron relataram sua descoberta no jornal American Chemical Society Materiais e interfaces aplicados ACS .

O material à base de hidrocarbonetos pode ser uma substituição "verde" por caro, fluorocarbonos perigosos comumente usados ​​para aplicações superhidrofóbicas, Barron disse.

“A natureza sabe como fazer esses materiais e manter o meio ambiente, "Disse Barron." Nosso trabalho tem sido descobrir como e por quê, e para emular isso. "

A folha de lótus estava muito em suas mentes enquanto os pesquisadores tentavam imitar uma das superfícies mais hidrofóbicas - repelentes de água - do planeta. Barron disse que as habilidades da folha surgem de sua hierarquia de estruturas duplas microscópicas e em nanoescala.

"Na folha de lótus, estes são devido a papilas dentro da epiderme e ceras epicuticulares na parte superior, "disse ele." Em nosso material, existe uma microestrutura criada pela aglomeração de nanopartículas de alumina mimetizando as papilas e as metades orgânicas hiper-ramificadas simulando o efeito das ceras epicuticulares ”.

A fabricação e o teste do que os pesquisadores chamam de material de baixa energia de superfície de hidrocarboneto ramificado (LSEM) foram realizados pela autora principal Shirin Alexander, um oficial de pesquisa no Instituto de Pesquisa de Segurança de Energia no Campus da Baía da Universidade de Swansea.

Lá, Alexander revestiu nanopartículas de óxido de alumínio facilmente sintetizadas com ácidos carboxílicos modificados que apresentam cadeias de hidrocarbonetos altamente ramificadas. Essas correntes pontiagudas são a primeira linha de defesa contra a água, tornando a superfície áspera. Esta aspereza, uma característica de materiais hidrofóbicos, captura uma camada de ar e minimiza o contato entre a superfície e as gotas de água, o que lhes permite deslizar.

Para ser superhidrofóbico, um material deve ter um ângulo de contato com a água maior que 150 graus. O ângulo de contato é o ângulo em que a superfície da água encontra a superfície do material. Quanto maior o beading, quanto maior o ângulo. Um ângulo de 0 graus é basicamente uma poça, enquanto um ângulo máximo de 180 graus define uma esfera apenas tocando a superfície.

LSEM da equipe Barron, com um ângulo observado de cerca de 155 graus, é essencialmente equivalente aos melhores revestimentos superhidrofóbicos à base de fluorocarbono, Barron disse. Mesmo com várias técnicas de revestimento e temperaturas de cura, o material reteve suas qualidades, os pesquisadores relataram.

As aplicações potenciais incluem revestimentos redutores de fricção para aplicações marítimas, onde há um acordo internacional na tentativa de manter a água segura de aditivos potencialmente perigosos como fluorocarbonos, Barron disse. "As superfícies texturizadas de outros revestimentos super-hidrofóbicos são frequentemente danificadas e, portanto, reduzem a natureza hidrofóbica, "ele disse." Nosso material tem uma estrutura hierárquica mais aleatória que pode sustentar os danos e manter seus efeitos. "

Ele disse que a equipe está trabalhando para melhorar a adesão do material a vários substratos, bem como a aplicação em larga escala em superfícies.