En un avance que podría proteger contra la suciedad las pantallas de los teléfonos, las encimeras, las lentes de las cámaras y un sinnúmero de otros artículos cotidianos, un investigador de ciencias de los materiales de la Universidad de Michigan ha demostrado un recubrimiento transparente, suave y duradero que arroja rápidamente agua, aceites, alcoholes y, sí, mantequilla de maní.
Llamado "omnifóbico" en el lenguaje de la ciencia de los materiales, el nuevo recubrimiento repele casi todos los líquidos conocidos. Es el último de una serie de recubrimientos innovadores del laboratorio de Anish Tuteja, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales de la UM. Esfuerzos anteriores del equipoprodujo recubrimientos duraderos que repelían el hielo y el agua, y un recubrimiento omnifóbico más frágil. El nuevo recubrimiento omnifóbico es el primero que es duradero y transparente. Se aplica fácilmente a prácticamente cualquier superficie, se detalla en un artículo publicado en Interfaces y materiales aplicados ACS .
Tuteja visualiza el nuevo revestimiento como una forma de evitar que las superficies se ensucien, tanto en el hogar como en la industria. Podría funcionar en pantallas de computadora, mesas, pisos y paredes, por ejemplo.
"Tengo un niño de 2 años en casa, así que para mí, este proyecto en particular fue más que solo la ciencia", dijo Tuteja. "Estamos entusiasmados con lo que esto podría hacer para que los hogares y las guarderías sean lugares más limpios, y también estamos analizando una variedad de posibles aplicaciones en la industria ".
Dice que el nuevo recubrimiento es el resultado más reciente del enfoque sistemático del equipo, que rompe con el enfoque tradicional de "mezclar y ver" de la ciencia de los materiales. Al trazar las propiedades fundamentales de una vasta biblioteca de sustancias, puedenpara predecir matemáticamente cómo se comportarán dos cuando se combinen. Esto les permite inventar una variedad casi infinita de combinaciones con propiedades adaptadas de manera muy específica.
"En el pasado, los investigadores podrían haber tomado una sustancia muy duradera y una sustancia muy repelente y mezclarlas", dijo Tuteja. "Pero esto no necesariamente produce una capa repelente duradera".
Descubrieron que incluso más importante que la durabilidad o la repelencia es una propiedad llamada "miscibilidad parcial" o la capacidad de dos sustancias para mezclarse exactamente de la manera correcta. Las sustancias químicas que funcionan bien juntas hacen un producto mucho más duradero, incluso sison menos duraderos individualmente.
Ajustar la miscibilidad de este recubrimiento en particular representó un desafío especial. Para hacer un recubrimiento versátil que sea ópticamente transparente y lo suficientemente suave como para repeler aceites y alcoholes, el equipo necesitaba encontrar un ingrediente repelente y un aglutinante con la cantidad exacta de miscibilidad.así como la capacidad de adherirse a una amplia variedad de sustratos. También necesitaban un recubrimiento que se mantuviera suave durante el procesamiento y el secado.
"Puede repeler el agua con una superficie rugosa que crea pequeñas bolsas de aire entre el agua y la superficie, pero esas superficies no siempre repelen los aceites o alcoholes debido a su menor tensión superficial", dijo Tuteja. "Necesitábamos unsuperficie muy lisa que interactúa lo menos posible con una variedad de líquidos, y también necesitábamos ingredientes que se mezclan muy bien, porque demasiada separación de fases entre los ingredientes dispersa la luz ".
Al final, el equipo descubrió que una mezcla de poliuretano fluorado y una molécula repelente de fluidos especializada llamada F-POSS haría el trabajo. Su receta forma una mezcla que se puede rociar, cepillar, sumergir o recubrir por centrifugación en una amplia variedad dede superficies, donde se adhiere firmemente. Si bien la superficie puede rayarse con un objeto afilado, es duradera en el uso diario. Y su nivel extremadamente preciso de separación de fases la hace ópticamente transparente.
"El repelente y el aglutinante se mezclan lo suficientemente bien como para formar una capa transparente, pero hay una pequeña cantidad de separación de fases entre ellos", dijo Mathew Boban, investigador graduado en ciencia e ingeniería de materiales y autor del artículo.La separación permite que el F-POSS flote hacia la superficie y cree una bonita capa repelente ".
Tuteja cree que el recubrimiento será económico para cuando llegue al mercado masivo; el poliuretano fluorado es un ingrediente común y económico. Y aunque el F-POSS es poco común y costoso hoy en día, los fabricantes están en el proceso de escalarlo hastaproducción en masa, lo que debería reducir drásticamente su costo.
El equipo de investigación también está realizando más estudios para garantizar que el recubrimiento no sea tóxico para su uso en lugares como guarderías. Tuteja estima que el recubrimiento podría salir al mercado en los próximos dos años, y cree que los recubrimientos a prueba de niños son solo el comienzo.
El recubrimiento también podría usarse en refrigeración, generación de energía y refinación de petróleo, todas las industrias que dependen de la condensación de líquidos. El nuevo recubrimiento podría permitir que los equipos eliminen el agua condensada y los productos químicos más rápidamente, aumentando la eficiencia en hasta 20por ciento. Eso es un cambio de juego, ya que esas industrias son algunas de las de mayor volumen y consumo de energía del mundo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Michigan . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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