Un'autoguarigione, idrorepellente, Il rivestimento a spruzzo sviluppato presso l'Università del Michigan è centinaia di volte più resistente dei suoi omologhi.

Potrebbe consentire l'impermeabilizzazione dei veicoli, capi di abbigliamento, tetti e innumerevoli altre superfici per le quali gli attuali trattamenti impermeabilizzanti sono troppo fragili. Potrebbe anche abbassare la resistenza degli scafi delle navi, un passo che ridurrebbe il consumo di carburante delle enormi navi che trasportano il 90% del carico mondiale.

Gli sviluppatori affermano che il nuovo intruglio è una svolta in un campo in cui decenni di ricerca non sono riusciti a produrre un rivestimento durevole. Mentre attualmente sono disponibili finiture idrorepellenti, in genere non sono abbastanza resistenti per applicazioni come abbigliamento o scafi di navi. Questa scoperta cambia le cose.

"Negli ultimi 20 o 30 anni sono state esaminate migliaia di superfici superidrofobiche, ma nessuno è stato in grado di capire come progettarne sistematicamente uno che sia durevole, " disse Anish Tuteja, Professore associato di scienza e ingegneria dei materiali. "Penso che sia quello che abbiamo davvero realizzato qui, e aprirà la porta ad altri ricercatori per creare prodotti più economici, forse anche migliori rivestimenti superidrofobici."

Il rivestimento è costituito da una miscela di un materiale chiamato "elastomero poliuretanico fluorurato" e una molecola idrorepellente specializzata nota come "F-POSS". Può essere facilmente spruzzato praticamente su qualsiasi superficie e ha una consistenza leggermente gommosa che lo rende più resistente rispetto ai suoi predecessori.

Se è danneggiato, il rivestimento può guarire se stesso centinaia di volte. Può riprendersi "anche dopo essere stato abraso, graffiato, bruciato, pulito al plasma, appiattito, sonicato e attaccato chimicamente, " hanno scritto i ricercatori in un articolo recentemente pubblicato su Materiali applicati e interfaccia ACS S.

Oltre a recuperare fisicamente, il rivestimento può autoguarirsi chimicamente. Se le molecole F-POSS idrorepellenti vengono raschiate dalla superficie, nuove molecole migreranno naturalmente lì per sostituirle. È così che il rivestimento può rinnovarsi centinaia di volte. La sua capacità di guarigione è limitata solo dal suo spessore.

La scoperta è commercializzata da HygraTek, una società fondata da Tuteja con l'assistenza di U-M Tech Transfer.

Al di là dei rivestimenti dettagliati nella carta, il progetto ha prodotto una ricetta che i ricercatori possono utilizzare per ottimizzare i rivestimenti futuri in base ai requisiti di costo di un'applicazione specifica, durata e altri fattori.

Come spiega l'autore principale e studente di dottorato in UM Kevin Golovin, il team ha utilizzato un processo che era radicalmente diverso dalle precedenti ricerche sul campo.

"La maggior parte dei ricercatori di scienza dei materiali si è concentrata sull'identificazione di un sistema chimico specifico che sia il più durevole e idrorepellente possibile, " ha detto. "Abbiamo affrontato il problema in modo diverso, misurando e mappando le proprietà chimiche di base che rendono durevole un rivestimento idrorepellente. E alcuni dei risultati ci hanno sorpreso".

Per esempio, la maggior parte dei rivestimenti idrofobici è composta da due ingredienti principali:una molecola attiva che fornisce l'idrorepellenza e un legante. In genere, i ricercatori hanno ipotizzato che l'utilizzo di ingredienti più durevoli renderebbe un rivestimento più durevole. Ma il team di Tuteja ha scoperto che non è necessariamente così.

Hanno scoperto che ancora più importante della durabilità è una proprietà chiamata "miscibilità parziale, " o la capacità di due sostanze di mescolarsi parzialmente insieme. L'altra variabile chiave che il team ha scoperto è la stabilità della superficie idrorepellente.

La maggior parte dei rivestimenti idrorepellenti funziona perché la loro superficie ha una geometria molto specifica, pilastri spesso microscopici. Goccioline d'acqua si posano sulle punte di questi pilastri, creando sacche d'aria sottostanti che negano all'acqua un luogo solido dove riposare e la fanno rotolare via facilmente. Ma tali superfici tendono ad essere fragili:una leggera abrasione o anche la pressione dell'acqua stessa possono danneggiarle.

La ricerca del team ha scoperto che una superficie leggermente flessibile può sfuggire a questa trappola, anche se sembra meno resistente, le sue proprietà flessibili gli consentono di riprendersi dai danni.

Tuteja stima che i rivestimenti saranno disponibili per l'uso entro la fine del 2017 per applicazioni che includono tessuti idrorepellenti e rivestimenti spray che possono essere acquistati direttamente dai consumatori.