Si alguna vez manchó su chaqueta de cuero favorita o tuvo que quitarse las piernas desnudas de un asiento de vinilo adhesivo para el automóvil en el verano, la solución a sus problemas podría encontrarse en la superficie de una hoja de loto.
Investigadores de la Universidad Estatal de Ohio han utilizado previamente una textura de nano-ingeniería basada en las hojas peludas para diseñar un vidrio autolimpiante y una malla que separa el aceite del agua.
Ahora, en la revista Coloides y superficies A , informan que encontraron una manera de adaptar el mismo recubrimiento inspirado en la naturaleza al cuero sintético a base de plástico. Tanto el agua como el aceite se desprenden del recubrimiento, lo que evita que la superficie similar al cuero se vuelva pegajosa hasta temperaturas de 70 gradosCelsius 158 grados Fahrenheit.
El revestimiento podría producir muebles, interiores de automóviles, ropa, zapatos y bolsos más limpios y menos pegajosos, cualquier producto para el que la gente use cuero sintético, dijo Bharat Bhushan, Ohio Eminent Scholar y Howard D. Winbigler, profesor de ingeniería mecánica en Ohio.Estado.
"El cuero genuino ha sido un material importante desde el comienzo de la historia de la humanidad", dijo Bhushan. En la actualidad, el mercado del cuero sintético está creciendo porque es menos costoso y más fácil de trabajar. Hasta donde sabemos, esta es la primera vezcualquiera ha logrado fabricar cuero sintético que no solo es resistente al agua, sino que además es superlíquifóbico: repele tanto el agua como los líquidos a base de aceite ".
El cuero sintético está hecho de tela recubierta con plástico, generalmente poliuretano PU o cloruro de polivinilo PVC. Tanto el PVC como el PU se pueden moldear en láminas planas con ranuras que le dan una textura similar al cuero. Como el cuero genuino, los materiales sintéticosel cuero es algo permeable a los líquidos. A diferencia del cuero genuino, se vuelve pegajoso a altas temperaturas porque el calor ablanda la superficie del plástico.
Bhushan se especializa en biomimética, la ciencia de crear materiales y procesos que imitan la naturaleza. Gran parte de su trabajo se ha inspirado en las hojas de loto, cuyas superficies irregulares repelen el agua de forma natural.
Al igual que en sus experimentos anteriores para crear superficies repelentes al agua y al aceite, los investigadores intentaron crear una textura irregular al rociar una capa de nanopartículas de sílice en la superficie del cuero sintético.
Pero Bhushan y el estudiante de doctorado Dev Gurera descubrieron rápidamente que los plastificantes en el cuero sintético, es decir, los químicos que le dan al plástico su plasticidad, impedían que las nanopartículas se pegaran, especialmente dentro de las ranuras con apariencia de cuero.Limpió la superficie con un tratamiento de luz ultravioleta comúnmente utilizado en la fabricación de chips de computadora.
El resultado: las nanopartículas se pegaron al cuero sintético limpio, creando una superficie irregular. Luego, los investigadores sellaron las nanopartículas con una resina de silicona. El recubrimiento era mayormente transparente, por lo que la textura similar al cuero aún era visible.
Bhushan y Gurera recubrieron muestras de PU y PVC y las probaron en cuanto a repelencia al agua y aceite y propiedades de autolimpieza, así como durabilidad y resistencia al calor.
Exprimieron gotas de aceite y agua sobre el cuero sintético y probaron cuánto tendría que inclinarse la superficie para que la gota rodara. El agua se escurrió con una inclinación de 2 grados y el aceite con una inclinación de 4 grados. Cualquierauna inclinación por debajo de 10 grados se considera superlíquifóbica
Para ver cómo el desgaste afectaba el recubrimiento, los investigadores rasparon una ranura en la superficie arrastrando una pequeña cuenta de zafiro hacia adelante y hacia atrás 100 veces. El ángulo de inclinación requerido para que las gotas rodaran por la superficie rayada aumentó a 7 grados -- sigue siendo superliquifóbico, pero solo cuando la gota se desplaza es decir, perpendicular a la dirección de la ranura desgastada.
Cuando se colocó el cuero de modo que la gota tuviera que rodar dentro de la ranura desgastada, el ángulo requerido para que la gota se deslizara aumentó a 44 grados. Eso suena bastante mal, pero sigue siendo mejor que las superficies de PU y PVC sin tratar., que permanecieron cubiertos de agua o aceite incluso cuando se inclinaron a 90 grados.
Para probar la autolimpieza, los investigadores rociaron polvo de carburo de silicio negro sobre el cuero y midieron la cantidad de polvo que podía eliminarse con una sola gota de agua. En el cuero sintético sin tratar, el agua eliminó aproximadamente el 10 por ciento del polvo, mientras que en el cuero tratado, el 90 por ciento se lavó.
¿Y la pegajosidad? La temperatura más alta reportada dentro de un automóvil cerrado sentado a la luz del sol es de alrededor de 80 grados Celsius 176 grados Fahrenheit. A esa temperatura, dijeron los investigadores, el recubrimiento no puede mantener su integridad, porque el PU oEl PVC debajo de él comienza a fluir como un fluido extremadamente viscoso. El recubrimiento permaneció no pegajoso hasta 70 grados Celsius 158 grados Fahrenheit, por lo que podría evitar que las piernas se peguen al asiento del automóvil en la mayoría de los días calurosos.
Sin embargo, no evitará que un asiento muy caliente lo queme, así que tenga cuidado. Al menos su chaqueta de "cuero" favorita se verá y se sentirá igual.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Ohio . Original escrito por Pam Frost Gorder. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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