Procedura di fabbricazione del film mineralizzato ispirato alla madreperla basato su superdiffusione e mineralizzazione biomimetica. Credito:Meng et al.
La bagnabilità speciale delle superfici solide è un fenomeno onnipresente in natura e ha attirato molta attenzione a causa delle sue potenziali applicazioni in diversi campi, come la separazione olio-acqua, l'antibiofouling e la riduzione della resistenza. Ispirandosi ad alcuni organismi biologici osservati in natura con proprietà superoleofobiche subacquee, come squame di pesce, madreperla colonnare e alghe, i ricercatori stanno cercando di progettare e creare nuovi materiali interfacciali.
Vari materiali inorganici e organici sono stati utilizzati per fabbricare superfici superoleofobiche subacquee simili a quelle che si trovano in natura fino ad ora. Tuttavia, la maggior parte dei materiali inorganici ha una trasparenza e una robustezza limitate. È a causa dell'ampio effetto di dispersione della luce delle micro/nano strutture superficiali e dei materiali organici non hanno una resistenza meccanica sufficiente.
In uno studio recentemente pubblicato su Nature Protocols , il Prof. Meng Jingxin dell'Istituto Tecnico di Fisica e Chimica dell'Accademia Cinese delle Scienze (TIPC, CAS) e il Prof. Wang Bailiang dell'Università di Medicina di Wenzhou hanno riportato un protocollo per la preparazione di una pellicola superoleofobica trasparente e robusta che può essere utilizzata sott'acqua.
"La madreperla naturale mostra prestazioni meccaniche eccezionali nella protezione del corpo molle interno. Dipende in larga misura dall'organizzazione gerarchica indotta dalla biomineralizzazione di circa il 5% di matrice organica e il 95% di componente inorganico di aragonite. È interessante notare che quando si esfolia un film sottile dalla madreperla naturale (ad es. , Anodonta woodiana), la pellicola non è solo altamente trasparente sott'acqua, ma anche meccanicamente robusta", ha affermato il Prof. Meng.
Prima di questo, il Prof. Meng e il Prof. Wang hanno già segnalato un film mineralizzato biomimetico con robusta superoleofobicità subacquea ispirato alla madreperla, che è stato selezionato come prima pagina della rivista e ha ottenuto l'autorizzazione al brevetto cinese.
Inoltre, sono stati preparati rivestimenti superidrofobici subacquei su superfici metalliche e superfici a rete per un'efficiente separazione olio-acqua.
In questo lavoro, il film è stato formato da uno strato di idrogel preparato mediante la super-diffusione della soluzione di chitosano su un substrato superidrofilo e la mineralizzazione biomimetica di questo strato.
In contrasto con i materiali convenzionali a base di idrogel, il film mostra proprietà meccaniche significativamente migliorate grazie alla combinazione di aragonite inorganica ad alta energia, ordinata e micro/nano strutture gerarchiche esterne omogenee, che portano a una robusta superoleofobicità subacquea e a bassissima adesione dell'olio.
È importante sottolineare che l'ingegnosa integrazione di trasparenza e robustezza meccanica nei materiali superoleofobici subacquei espande significativamente le loro potenziali applicazioni in campi emergenti, come l'ottica subacquea e i dispositivi microfluidici. + Esplora ulteriormente
