Pesquisadores da Ohio State University inventaram um revestimento para couro sintético que repele água e óleo. Nessas imagens, pesquisadores colocam uma gota de óleo em um pedaço de couro sintético não tratado (topo, da esquerda para a direita) e um pedaço de couro sintético tratado (parte inferior, da esquerda para direita). Depois do tratamento, o óleo rola. Crédito:The Ohio State University.
Se você já manchou sua jaqueta de couro favorita ou teve que tirar as pernas nuas de uma cadeirinha de vinil pegajosa no verão, a solução para seus problemas só pode ser encontrada na superfície de uma folha de lótus.
Pesquisadores da Universidade Estadual de Ohio já usaram uma textura nano-projetada com base nas folhas difusas para criar um vidro autolimpante e uma malha que separa o óleo da água.
Agora, no jornal Coloides e superfícies A , eles relatam que encontraram uma maneira de adaptar o mesmo revestimento inspirado na natureza ao couro sintético à base de plástico. Tanto a água quanto o óleo rolam para fora do revestimento, que evita que a superfície semelhante a couro fique pegajosa em temperaturas de 70 graus Celsius (158 graus Fahrenheit).
O revestimento pode ser mais limpo, móveis menos pegajosos, interiores automotivos, confecções, sapatos e bolsas - quaisquer produtos em que as pessoas usem couro sintético, disse Bharat Bhushan, Ohio Eminent Scholar e Howard D. Winbigler Professor de engenharia mecânica na Ohio State.
“O couro genuíno tem sido um material importante desde o início da história da humanidade, "Bhushan disse." Hoje, o mercado de couro sintético está crescendo porque é mais barato e mais fácil de trabalhar. Para nosso conhecimento, esta é a primeira vez que alguém consegue fabricar couro sintético que não é apenas resistente à água, mas superlíquifóbico - repele tanto a água quanto os líquidos à base de óleo. "
O couro sintético é feito de tecido revestido com plástico, geralmente poliuretano (PU) ou cloreto de polivinila (PVC). Tanto o PVC quanto o PU podem ser moldados em folhas planas com ranhuras que conferem uma textura semelhante à do couro. Como couro genuíno, o couro sintético é um pouco permeável aos líquidos. Ao contrário do couro genuíno, fica pegajoso em altas temperaturas porque o calor amolece a superfície do plástico.
Bhushan é especialista em biomimética, a ciência de criar materiais e processos que imitam a natureza. Muito de seu trabalho foi inspirado por folhas de lótus, cujas superfícies irregulares repelem a água naturalmente.
Como em seus experimentos anteriores criando superfícies repelentes de água e óleo, os pesquisadores tentaram criar uma textura irregular pulverizando uma camada de nanopartículas de sílica na superfície do couro sintético.
Pesquisadores da Ohio State University inventaram um revestimento para couro sintético que repele água e óleo. Nessas imagens, pesquisadores colocam uma gota d'água em um pedaço de couro sintético não tratado (topo, da esquerda para a direita) e um pedaço de couro sintético tratado (parte inferior, da esquerda para direita). Depois do tratamento, a água escorre. Crédito:The Ohio State University.
Mas Bhushan e o estudante de doutorado Dev Gurera descobriram rapidamente que os plastificantes do couro sintético - isto é, os produtos químicos que dão ao plástico sua plasticidade - impedem que as nanopartículas grudem, especialmente dentro das ranhuras de aparência de couro. Então, eles limparam a superfície com um tratamento de luz ultravioleta comumente usado na fabricação de chips de computador.
O resultado:as nanopartículas aderiram ao couro sintético limpo, criando uma superfície acidentada. Em seguida, os pesquisadores selaram as nanopartículas com uma resina de silicone. O revestimento era quase transparente, portanto, a textura semelhante a couro ainda era visível.
Bhushan e Gurera revestiram amostras de PU e PVC e as testaram para repelência de água e óleo e propriedades de autolimpeza, bem como durabilidade e resistência ao calor.
Eles espremeram gotas de óleo e água sobre o couro sintético e testaram o quanto a superfície teria de ser inclinada para que a gota rolasse. A água escorria com uma inclinação de 2 graus e o óleo com uma inclinação de 4 graus. Any tilt below 10 degrees is considered super-liquiphobic.
To see how wear affected the coating, the researchers scratched a groove into the surface by dragging a small sapphire bead back and forth over it 100 times. The tilt angle required to get droplets to roll off the scratched surface increased to 7 degrees—still super-liquiphobic—but only when the droplet rolled across (that is, perpendicular to the direction of) the worn-in groove.
When the leather was placed so that the droplet would have to roll inside the worn groove, the required angle for the droplet to roll off increased to 44 degrees. That sounds pretty bad, but it's still better than the untreated PU and PVC surfaces, which remained coated with water or oil even when they were tilted to 90 degrees.
To test self-cleaning, the researchers sprayed black silicon carbide powder on the leather and measured how much of the powder could be washed away by a single water droplet. On untreated synthetic leather, the water washed away about 10 percent of the powder, while on the treated leather, 90 percent of it was washed away.
And the stickiness? The hottest temperature reported inside a closed car sitting in the sunlight is around 80 degrees Celsius (176 degrees Fahrenheit). At that temperature, os pesquisadores disseram, the coating can't maintain its integrity, because the PU or PVC beneath it begins to flow like an extremely viscous fluid. The coating did remain un-sticky up to 70 degrees Celsius (158 degrees Fahrenheit), so it could keep your legs from sticking to a car seat on most hot days.
It won't prevent a very hot seat from burning you, however—so watch out. At least your favorite "leather" jacket will look and feel the same.
