Il progetto "verde" condotto dagli scienziati di Swansea potrebbe sostituire i materiali più costosi e pericolosi utilizzati per l'impermeabilizzazione e l'antivegetativa/appannamento.

Gli scienziati dell'Energy Safety Research Institute (ESRI) della Swansea University hanno sviluppato nuovi materiali che non sono tossici, economico e promette di sostituire i materiali più costosi e pericolosi utilizzati per l'impermeabilizzazione e l'antivegetativa/appannamento.

Una nuova classe di nanomateriali con bagnabilità regolabile ha importanti applicazioni che vanno dall'antivegetativa alle superfici impermeabili. I materiali realizzati dagli scienziati della Swansea University sono poco costosi, non tossico e può essere applicato su una varietà di superfici tramite spray o spin-coating.

I ricercatori guidati dalla dott.ssa Shirin Alexander e dal professor Andrew Barron hanno riportato la loro scoperta sulla rivista ad accesso aperto dell'American Chemical Society ACS Omega .

I nanomateriali rivestiti a spruzzo forniscono sia una trama alle superfici, indipendentemente dal substrato, e la funzionalità chimica che può alterare la superficie da superidrofila (acqua bagnante) a superidrofobica (idrorepellente) in base alla scelta della funzionalità su misura.

Wafaa Al-Shatty, uno studente di master presso l'Energy Safety Research Institute presso il Swansea University Bay Campus, ha realizzato e testato materiali da bassa energia superficiale a materiali ad alta energia superficiale.

Là, ha sintetizzato nanoparticelle di ossido di alluminio utilizzando acidi carbossilici lineari e ramificati di idrocarburi (con diverse energie superficiali) per dimostrare che l'idrofobicità può essere facilmente regolata in base alla natura della funzionalità chimica. La ricerca dimostra che sottili cambiamenti nella catena organica consentono il controllo della bagnabilità superficiale, rugosità, energia superficiale e la capacità delle nanoparticelle di comportarsi come agenti tensioattivi.

Sia l'idrofobicità che l'idrofilia sono rinforzate dalla rugosità. Le nanoparticelle con funzionalità metossi (-OCH3) mostrano un'elevata energia superficiale e quindi proprietà di superidrofilia. D'altra parte gli idrocarburi ramificati riducono l'energia superficiale. Le catene appuntite (ramificate) sono la prima linea di difesa contro l'acqua insieme alla rugosità superficiale (causata da nanoparticelle in entrambi i casi). Ciò riduce al minimo il contatto tra la superficie e le gocce d'acqua, che permette loro di scivolare via.

Per essere superidrofobico, un materiale deve avere un angolo di contatto con l'acqua maggiore di 150 gradi, mentre le superfici superidrofile sono materiali le cui superfici presentano angoli di contatto con l'acqua inferiori a 10 gradi. L'angolo di contatto è l'angolo al quale la superficie dell'acqua incontra la superficie del materiale.

Il materiale superidrofobico a base di idrocarburi può essere un sostituto "verde" per costosi, fluorocarburi pericolosi comunemente usati per applicazioni superidrofobiche. "Sono inoltre in grado di ridurre la tensione interfacciale di varie emulsioni olio-acqua comportandosi come agenti tensioattivi (tensioattivi)", disse Alessandro. La comprensione delle relazioni tra le nanoparticelle superidrofobe e superidrofile e la stabilità dell'olio risultante, le proprietà dell'emulsione e la tensione interfacciale al confine olio/acqua è molto istruttiva e fornisce approfondimenti che potrebbero avvantaggiare notevolmente lo sviluppo futuro di una maggiore efficienza nel recupero dell'olio attraverso metodi di recupero dell'olio potenziato (EOR).

Il team sta lavorando per migliorare la durabilità del materiale su vari substrati, oltre a considerare l'applicazione su larga scala alle superfici.