Un recubrimiento superhidrófobo es una capa superficial delgada que repele el agua. Está hecho de materiales superhidrofóbicos ( ultrahidrofobicidad ). Las gotas que golpean este tipo de revestimiento pueden rebotar por completo. [1] [2] En términos generales, los recubrimientos superhidrófobos están hechos de materiales compuestos donde un componente proporciona la rugosidad y el otro proporciona baja energía superficial. [3]
Esta imagen muestra un papel de filtro altamente absorbente recubierto con una pintura superhidrófoba desarrollada en el University College London . Este repele el agua (que ha sido teñida de naranja para mayor contraste)
Material utilizado
Los recubrimientos superhidrófobos se pueden fabricar con muchos materiales diferentes. Se conocen las siguientes posibles bases para el revestimiento:
Nanocompuesto de poliestireno de óxido de manganeso (MnO 2 /PS) [ cita necesaria ]
Nanocompuesto de poliestireno de óxido de zinc (ZnO/PS) [4]
Silanos fluorados [9] y recubrimientos de fluoropolímero. [10]
Los recubrimientos a base de sílice son quizás los más rentables de utilizar. [11] Están basados en gel y se pueden aplicar fácilmente sumergiendo el objeto en el gel o mediante aerosol. Por el contrario, los compuestos de óxido de poliestireno son más duraderos que los recubrimientos a base de gel; sin embargo, el proceso de aplicación del recubrimiento es mucho más complicado y costoso. Los nanotubos de carbono también son caros y difíciles de producir con la tecnología actual. Por tanto, los geles a base de sílice siguen siendo la opción económicamente más viable en la actualidad.
Repelente de lluvia: está diseñado para el parabrisas de un automóvil para repeler el agua de lluvia durante la lluvia y mejorar la visibilidad de conducción. [12] [13]
Usos industriales
En la industria, los recubrimientos superhidrófobos se utilizan en aplicaciones de superficies ultrasecas. El revestimiento provoca que se forme una capa de aire casi imperceptible sobre la superficie. Los revestimientos superhidrófobos también se encuentran en la naturaleza; aparecen en las hojas de las plantas, como la hoja de loto , y en las alas de algunos insectos. [14] El revestimiento se puede rociar sobre objetos para hacerlos impermeables. El spray es anticorrosivo y antihielo; tiene capacidades de limpieza; y se puede utilizar para proteger circuitos y redes.
Los recubrimientos superhidrófobos tienen importantes aplicaciones en la industria marítima . Pueden producir una reducción de la fricción superficial [ cita necesaria ] para los cascos de los barcos, aumentando así la eficiencia del combustible. Un recubrimiento de este tipo permitiría a los barcos aumentar su velocidad o alcance al tiempo que reduciría los costos de combustible. También pueden reducir la corrosión y evitar que crezcan organismos marinos en el casco de un barco . [ cita necesaria ]
Además de estas aplicaciones industriales, los recubrimientos superhidrófobos tienen usos potenciales en parabrisas de vehículos para evitar que las gotas de lluvia se adhieran al vidrio. Los recubrimientos también permiten eliminar los depósitos de sal sin utilizar agua dulce. Además, los recubrimientos superhidrófobos tienen la capacidad de ayudar a recolectar minerales de la salmuera del agua de mar . [15] A pesar de las numerosas aplicaciones del recubrimiento, la seguridad para el medio ambiente y para los trabajadores es un problema. [ cita necesaria ] La Organización Marítima Internacional tiene muchas regulaciones y políticas sobre cómo mantener el agua a salvo de aditivos potencialmente peligrosos. [ cita necesaria ]
Los recubrimientos superhidrófobos se basan en una delicada micro o nanoestructura para su repelencia; esta estructura se daña fácilmente con la abrasión o la limpieza; por lo tanto, los recubrimientos se utilizan más en elementos como componentes electrónicos, que no son propensos a desgastarse. Los objetos sujetos a fricción constante, como los cascos de los barcos, requerirían una reaplicación constante de dicho recubrimiento para mantener un alto grado de rendimiento.
Aplicaciones:- Debido a la extrema repelencia y, en algunos casos, a la resistencia bacteriana de los recubrimientos hidrofóbicos, hay mucho entusiasmo [ ¿de quién? ] por sus amplios usos potenciales con herramientas quirúrgicas, equipos médicos, textiles y todo tipo de superficies y sustratos. Sin embargo, el estado actual de la técnica para esta tecnología se ve obstaculizado por la escasa durabilidad del revestimiento, que lo hace inadecuado para la mayoría de aplicaciones. Las texturas de superficie de acero inoxidable de nueva ingeniería son extremadamente duraderas y permanentemente hidrofóbicas. Ópticamente, estas superficies aparecen como una superficie mate uniforme, pero microscópicamente consisten en depresiones redondeadas de una a dos micras de profundidad en entre el 25% y el 50% de la superficie. Estas superficies se producen para edificios que nunca necesitarán limpieza. [dieciséis]
Hay muchas empresas no químicas en Internet que ofrecen recubrimientos superhidrófobos para diversas aplicaciones inadecuadas. Es importante comprender la ciencia de estos recubrimientos antes de intentar utilizar esta tecnología:
En lugar de utilizar átomos de flúor para repeler, como muchos selladores penetrantes hidrofóbicos exitosos (no superhidrófobos ), los productos superhidrófobos son un recubrimiento: funcionan creando una estructura de tamaño micro o nano en una superficie que tiene propiedades superrepelentes.
Estas estructuras diminutas son por naturaleza muy delicadas y se dañan muy fácilmente con el desgaste, la limpieza o cualquier tipo de fricción; Si la estructura se daña aunque sea ligeramente, pierde sus propiedades superhidrófobas. [ cita necesaria ] Esta tecnología se basa en la microestructura de los pelos de un nenúfar que hace que el agua simplemente se escurra. Frote un poco una hoja de lirio y ya no será superhidrófoba. A diferencia de una hoja de lirio, que puede sanar y hacer crecer nuevos pelos, una capa no hará esto. [17]
Como resultado, a menos que los avances puedan resolver la debilidad identificada de esta tecnología, sus aplicaciones son limitadas. Se utiliza principalmente en entornos sellados que no están expuestos al desgaste ni a la limpieza, como componentes electrónicos (como el interior de los teléfonos inteligentes) y aletas de transferencia de calor del aire acondicionado, para proteger de la humedad y prevenir la corrosión. [18]
Las superficies también pueden volverse hidrófobas sin el uso de recubrimiento mediante la alteración de sus contornos microscópicos superficiales. La base de la hidrofobicidad es la creación de áreas rebajadas en una superficie cuya humectación consume más energía que la que se gasta al tapar las rebajes. Esta denominada superficie de efecto Wenzel o superficie de efecto loto tiene una superficie de contacto menor en proporción a la superficie rebajada, lo que le confiere un ángulo de contacto elevado. La superficie empotrada tiene una atracción proporcionalmente menor de líquidos o sólidos extraños y permanece permanentemente limpia. Esto se ha utilizado eficazmente para techos y muros cortina de estructuras que se benefician de un mantenimiento bajo o nulo. [dieciséis]
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