Una recente scoperta finanziata dall'Air Force Office of Scientific Research (AFOSR) potrebbe benissimo portare a un processo che non solo avvantaggerà ogni membro del servizio in uniforme del Dipartimento della Difesa, ma anche tutti gli altri:protezione da agenti chimici/biologici, all'abbigliamento autopulente, alla gestione termica senza sforzo, alla purificazione del carburante e al controllo avanzato delle perdite, in particolare olio e combustibili.
Nel 2006, Il direttore del programma AFOSR, il dott. Charles Lee, ha finanziato il professor Gareth McKinley presso il Massachusetts Institute of Technology, esplorando la tecnologia dei nanocompositi per le applicazioni della difesa. Anish Tuteja, uno studente di dottorato del MIT all'epoca, stava sfruttando le insolite proprietà superficiali di un nanocomposito con nanoparticelle fluorurate, per creare una superficie superoleofobica. Dopo la laurea, Tuteja si trasferì all'Università del Michigan ad Ann Arbor, dove è attualmente assistente professore di scienza e ingegneria dei materiali, specializzato in ingegneria chimica e scienze e ingegneria macromolecolare. Ha ricevuto una borsa di studio Young Investigator Program dall'AFOSR nel 2011, e ha continuato a condurre la stessa linea di ricerca iniziata al MIT. Il suo team comprendeva anche il dottorando Shuaijun Pan e il ricercatore postdottorato Arun Kota, così come la collaborazione con il Dr. Joseph Mabry, dalla Divisione di propulsione missilistica dell'Air Force Research Laboratory, presso Edwards AFB, California.
Nel loro ultimo documento, "Superfici superomnifobe per un'efficace schermatura chimica, " nell'attuale numero del Giornale della Società Chimica Americana , Tuteja e il suo team hanno dimostrato superfici che si comportano efficacemente come "scudi chimici contro praticamente tutti i liquidi".
Per rendere questo possibile, le superfici sono preparate utilizzando un rivestimento su scala nanometrica che è circa il 95% di aria, che a loro volta, respinge i liquidi di qualsiasi materiale della sua classe, facendoli letteralmente rimbalzare sulla superficie trattata. Le superfici "possiedono scale gerarchiche di tessitura rientrante che riducono significativamente l'area di contatto solido-liquido". Tutto si riduce al controllo della quantità di contatto che il liquido ha alla fine con la superficie trattata. Per ottenere ciò, i ricercatori applicano il rivestimento su scala nanometrica utilizzando un processo chiamato elettrofilatura, utilizzando una carica elettrica per creare particelle fini di solido derivate da una soluzione liquida.
Il rivestimento è una miscela di "polidimetilsilossano" reticolato, " o PDMS, e cubi su scala nanometrica resistenti ai liquidi sviluppati dall'Air Force che contengono carbonio, fluoro, silicio e ossigeno. Mentre la chimica del materiale è importante, così è la sua consistenza, perché abbraccia la struttura dei pori di qualsiasi superficie su cui viene applicato, e crea una sottile rete di sacche d'aria all'interno di quei pori, quindi qualsiasi liquido che viene a contatto con il rivestimento tocca appena una superficie solida.
Secondo il dottor Tuteja, quando una superficie non trattata e un liquido si avvicinano, "si infondono una piccola carica positiva o negativa l'una sull'altra, e non appena il liquido entra in contatto con la superficie solida, inizierà a diffondersi….abbiamo drasticamente ridotto l'interazione tra la superficie e la goccia." Eliminando efficacemente il contatto tra la superficie trattata e il liquido, non c'è quasi alcun incentivo per la diffusione del liquido, come tale, le goccioline rimangono intatte, interagendo solo con le molecole di se stessi, e mantenendo la loro forma sferica.
Il team di ricerca ha testato più di 100 liquidi e ne ha trovati solo due in grado di penetrare nel rivestimento:erano entrambi clorofluorocarburi, sostanze chimiche utilizzate nei frigoriferi e nei condizionatori d'aria. Nelle dimostrazioni di laboratorio di Tuteja la superficie respingeva il caffè, salsa di soia e olio vegetale, nonché acidi cloridrico e solforico tossici, e le superfici sono anche resistenti alla benzina e ai vari alcoli.
Questo programma è di particolare interesse per l'Aeronautica Militare e il Dipartimento della Difesa, in quanto può essere utile per le superfici autopulenti (in particolare, protezione integrale traspirante da guerra chimica/biologica in indumenti uniformi e sistemi di sensori), miglioramento dell'efficienza della gestione termica nei sistemi di raffreddamento a cambiamento di fase, purificazione del carburante e controllo delle perdite di petrolio e carburante in razzi e aeroplani. Per non parlare di, protezione contro la fuoriuscita di caffè quotidiana.
