O revestimento nanocrack permite que as membranas funcionem em alta temperatura, ambientes de baixa umidade

Uma camada de revestimento hidrofóbico fornece um mecanismo autocontrolado para conservação de água usando fissuras de tamanho nanométrico (nanofissuras) ajustadas pelo comportamento de dilatação da membrana em resposta às condições de umidade externa, que atuam como nanoválvulas. Crédito:Chi Hoon Park et al. Natureza (2016). DOI:10.1038 / nature17634

(Phys.org) —Uma equipe de pesquisadores com membros de instituições na Coréia do Sul e Austrália desenvolveu um revestimento para membranas usadas em células de combustível e muitas outras aplicações que permite que continue a funcionar em um alto nível, mesmo com o aumento da temperatura e umidade cai para níveis que normalmente prejudicam o desempenho. Em seu artigo publicado na revista Natureza , a equipe descreve seu revestimento, como funciona e os diferentes materiais que podem ser melhorados com a sua utilização. Jovan Kamcev e Benny Freeman, da Universidade do Texas em Austin, publicaram um artigo News &Views na mesma edição do jornal, descrevendo o trabalho realizado pela equipe e as várias maneiras como o revestimento da membrana foi testado com sucesso.

As membranas são uma parte crítica das máquinas que dependem de separação iônica ou de tamanho - algumas aplicações bem conhecidas são esforços de filtração de água, geração de energia em células a combustível e baterias de fluxo e por eletrodiálise reversa. Embora útil, membranas também têm a reputação de serem bastante frágeis, resultando em reparos caros, substituição ou degradação do desempenho. Um exemplo é que a maioria das membranas precisa ser mantida úmida para funcionar corretamente, o que pode se tornar problemático em certos ambientes. Filtragem de água em um deserto quente do Oriente Médio, por exemplo, sofre quando as temperaturas sobem e os níveis de umidade caem. Neste novo esforço, a equipe de pesquisa relata que eles desenvolveram um revestimento para membranas que funciona de forma semelhante aos poros estomáticos em um cacto - os poros abertos para permitir a absorção de dióxido de carbono durante os períodos de alta umidade, como à noite e feche novamente à medida que os níveis de umidade caem durante o calor do dia.

O revestimento da membrana é feito colocando uma fina camada de material relacionado ao flúor que é repelente de água sobre a membrana, em um ambiente de baixa umidade - sob condições de alta umidade, nanofissuras aparecem no material, permitindo que a água do ar passe para a membrana abaixo. Mas, conforme as temperaturas aumentam e os níveis de umidade caem, o material aperta, fechando as lacunas onde existem as rachaduras, evitando que a água na membrana evapore. Kamcev e Benny Freeman relatam que o revestimento foi testado com sucesso em uma ampla variedade de aplicações sob várias condições ambientais, e que até agora, provou ser capaz de proteger membranas delicadas em ambientes severos, permitindo seu uso em uma gama muito mais ampla de aplicações.