In un anticipo che potrebbe schermare il telefono a prova di sporcizia, controsoffitti, obiettivi della fotocamera e innumerevoli altri oggetti di uso quotidiano, un ricercatore di scienze dei materiali presso l'Università del Michigan ha dimostrato un durevole, rivestimento trasparente che disperde rapidamente l'acqua, oli, alcoli e, sì, burro di arachidi.

Chiamato "onnifobico" nel gergo della scienza dei materiali, il nuovo rivestimento respinge quasi tutti i liquidi conosciuti. È l'ultimo di una serie di rivestimenti innovativi dal laboratorio di Anish Tuteja, Professore associato di scienza e ingegneria dei materiali. I primi sforzi del team hanno prodotto rivestimenti durevoli che respingevano il ghiaccio e l'acqua, e un rivestimento onnifobico più fragile. Il nuovo rivestimento onnifobico è il primo resistente e trasparente. Facilmente applicabile a praticamente qualsiasi superficie, è dettagliato in un articolo pubblicato su Materiali e interfacce applicati ACS .

Tuteja immagina il nuovo rivestimento come un modo per evitare che le superfici si sporchino, sia in casa che nell'industria. Potrebbe funzionare su schermi di computer, tavoli, pavimenti e pareti, Per esempio.

"Ho un bambino di 2 anni a casa, quindi per me, questo particolare progetto non riguardava solo la scienza, " Ha detto Tuteja. "Siamo entusiasti di ciò che questo potrebbe fare per rendere le case e gli asili nido luoghi più puliti, e stiamo esaminando una varietà di possibili applicazioni anche nell'industria".

Dice che il nuovo rivestimento è l'ultimo risultato dell'approccio sistematico del team, che rompe con il tradizionale approccio "mix-and-see" della scienza dei materiali. Mappando le proprietà fondamentali di una vasta libreria di sostanze, sono in grado di prevedere matematicamente come si comporteranno due qualsiasi quando vengono combinati. Ciò consente loro di inventare una varietà quasi infinita di combinazioni con proprietà molto specifiche.

"Nel passato, i ricercatori potrebbero aver preso una sostanza molto resistente e una sostanza molto repellente e averle mescolate insieme, "Tuteja ha detto. "Ma questo non produce necessariamente un durevole, rivestimento repellente."

Hanno scoperto che ancora più importante della durabilità o della repellenza è una proprietà chiamata "miscibilità parziale, " o la capacità di due sostanze di mescolarsi insieme esattamente nel modo giusto. I prodotti chimici che giocano bene insieme creano un prodotto molto più durevole, anche se sono meno durevoli singolarmente.

Modificare la miscibilità di questo particolare rivestimento ha rappresentato una sfida speciale. Per realizzare un rivestimento versatile che sia otticamente trasparente e sufficientemente liscio da respingere oli e alcoli, il team aveva bisogno di trovare un ingrediente repellente e un legante con la giusta quantità di miscibilità, così come la capacità di aderire a un'ampia varietà di substrati. Avevano anche bisogno di un rivestimento che rimanesse liscio durante la lavorazione e l'essiccazione.

"Puoi respingere l'acqua con una superficie ruvida che crea minuscole sacche d'aria tra l'acqua e la superficie, ma quelle superfici non sempre respingono oli o alcoli a causa della loro minore tensione superficiale, " Ha detto Tuteja. "Avevamo bisogno di una superficie molto liscia che interagisse il meno possibile con una varietà di liquidi, e ci servivano anche ingredienti che si amalgamassero molto bene, perché troppa separazione di fase tra gli ingredienti disperderà la luce."

In definitiva, il team ha scoperto che un mix di poliuretano fluorurato e una molecola idrorepellente specializzata chiamata F-POSS avrebbe funzionato. La loro ricetta forma una miscela che può essere spruzzata, spazzolato, immersione o centrifugazione su un'ampia varietà di superfici, dove si lega saldamente. Mentre la superficie può essere graffiata da un oggetto appuntito, è durevole nell'uso quotidiano. E il suo livello estremamente preciso di separazione di fase lo rende otticamente chiaro.

"Il repellente e il legante si mescolano abbastanza bene da creare un rivestimento trasparente, ma c'è una piccola quantità di separazione di fase tra di loro, " ha detto Matteo Boban, un ricercatore laureato in scienze dei materiali e ingegneria e un autore della carta. "Questa separazione consente all'F-POSS di galleggiare in superficie e creare un piacevole strato repellente".

Tuteja ritiene che il rivestimento sarà poco costoso quando vedrà il mercato di massa:il poliuretano fluorurato è poco costoso, ingrediente comune. E mentre F-POSS è raro e costoso oggi, i produttori sono in procinto di ridimensionarlo fino alla produzione di massa, che dovrebbe abbassare drasticamente il suo costo.

Il team di ricerca sta anche effettuando ulteriori studi per garantire che il rivestimento non sia tossico per l'uso in luoghi come gli asili nido. Tuteja stima che il rivestimento potrebbe essere immesso sul mercato entro i prossimi due anni, e crede che i rivestimenti a prova di bambino siano solo l'inizio.

Il rivestimento può essere utilizzato anche in refrigerazione, produzione di energia e raffinazione del petrolio, tutte industrie che dipendono dalla condensazione dei liquidi. Il nuovo rivestimento potrebbe consentire alle apparecchiature di rimuovere più rapidamente l'acqua condensata e i prodotti chimici, aumentando l'efficienza fino al 20 percento. Questo è un punto di svolta, poiché tali industrie sono tra le più voluminose e ad alta intensità energetica del mondo.

Il documento si intitola "Smooth, Tutto solido, Bassa isteresi, Superfici omnifobe con una maggiore durata meccanica."