Hacer superficies capaces de repeler fluidos, ya sean de base acuosa u oleosa, también es importante para aplicaciones industriales y biomédicas. Pero es más difícil crear una superficie que repele aceite o solventes orgánicos que el agua puesto que el aceite tiene una tensión superficial mucho menor que la del agua.
Se requiere que la superficie tenga una textura muy concreta, similar a la de las ramas de un árbol echando brotes, que consigue repeler el aceite. Ya se sabe desde hace algún tiempo que esa sería la textura adecuada, pero ha costado crearla. Trabajos anteriores del MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts, en sus siglas en inglés, EE.UU.) y otros centros requerían de complejas técnicas nanolitográficas para conseguirlo.
Investigadores del Instituto Max Planck para investigación de polímeros en Mainz (Alemania), publicaron un artículo hace un par de semanas en la revista Science en el que afirman haber descubierto una forma más sencilla usando una combinación de hollín de vela y sílice cocidos a la temperatura adecuada.
Para empezar colocaron una placa de cristal sobre una vela con forma de corazón (aunque cualquier vela vale). Esto conduce a la deposición de hollín sobre el cristal, esferas de hollín de unos 30 o 40 nanómetros de diámetro, apiladas de forma suelta que producen la textura de superficie adecuada: un 80 por ciento de espacio vacío y un 20 por ciento de esferas.
Para proteger el hollín y que no se despegase del cristal, lo cubrieron con una capa de sílice de 25 nanómetros de grosor. Para deshacerse del color negro del hollín, cocieron el cristal a 600 ºC, haciéndolo transparente. Después pulverizaron la placa con distintos aceites (aceite de cacahuete y solventes) y sacaron micrografías de estas gotitas de líquido botando como pelotas de ping pong.
Este revestimiento también se pega al aluminio, el acero y el cobre. Y como tiene cualidades que repelen tanto el aceite como el agua, el material se denomina “superanfifóbico”.
Neelesh Patankar, ingeniero mecánico en la Universidad Northweste (EE.UU.), afirma que el estudio es un paso adelante importante para encontrar una forma comercialmente viable de fabricar este tipo de materiales. “Ya se sabía qué tipo de química y de geometría de superficie funcionarían” para repeler aceites, afirma. “Este trabajo demuestra una buena forma de fabricar esos recubrimientos con la clase correcta de propiedades relevantes”.
nSorprendentemente, hay una gran necesidad en el mercado de superficies repelentes. Un revestimiento así permitiría, por ejemplo, fabricar materiales de construcción que repelan el agua (o manchas de aceite, o residuos) de forma tan eficaz que se autolimpien tan solo con la lluvia. O incluso productos biomédicos, incluyendo las tecnologías de microfluidos, que no se atascan al impedir que los materiales acuosos u oleosos se peguen a ellos. “Busco un recubrimiento para cristales de gafas, pero esto también podría tener aplicaciones importantes en la medicina”, afirma Doris Vollmer, investigadora de materiales en el grupo Max Planck. “Para muchas aplicaciones a la gente le gustaría tener revestimientos que repelen la grasa. No basta con decir que algo repele el agua”.
Si bien los investigadores usaron hollín de velas, existen partículas de hollín de tamaño parecido disponibles a nivel comercial, lo que abre el camino a la fabricación a gran escala y bajo precio, añade. El grupo está estudiando posibles asociaciones comerciales para seguir avanzando con la tecnología.
Ambarish Kulkani, ingeniero mecánico en el programa de Nanotecnología Avanzada de GE Global Research, que también busca superficies superanfifóbicas, afirma que el artículo describe un “nuevo método” para su creación. Los investigadores de GE han descubierto que dichas superficies proporcionan beneficios antiincrustantes dentro de las turbinas de gas, lo que tiene el potencial de hacerlas funcionar de manera más limpia y eficiente.
Puesto que el método del Max Planck permite a los materiales funcionar a altas temperaturas, “abre campos de aplicación inalcanzables anteriormente”, añade Kulkani.
GE tiene varios proyectos en este campo, incluyendo uno que busca dotar de aspereza superhidrofóbica a la superficie de termoplásticos comunes usados para cosas como el envasado y de productos y comida.
Un problema del revestimiento grado en el Instituto Max Planck es que, al contrario que otras superficies rugosas usadas para repeler el agua, ésta se puede rayar o desgastar. Así que la tecnología de los materiales tendrá que afinar más para hacer gafas resistentes a la grasa que sean también realmente antiarañazos, admite Vollmer. Su equipo también está trabajando en formas de fabricar el recubrimiento mediante soluciones químicas, mejor que el método de deposición por vapor inicial, que requiere de ho os de alta temperatura.