L'occhio di falena e la foglia di loto sono state le ispirazioni per un idrorepellente antiriflesso, o superidrofobico, rivestimento in vetro che ha un potenziale significativo per i pannelli solari, lenti a contatto, rilevatori, finestre, sistemi d'arma e molti altri prodotti.

La scoperta da parte dei ricercatori dell'Oak Ridge National Laboratory del Department of Energy, dettagliato in un articolo pubblicato su Journal of Materials Chemistry C , si basa su uno strato nanostrutturato meccanicamente robusto di pellicola di vetro poroso. Il rivestimento può essere personalizzato per essere superidrofobico, antiappannamento e antiriflesso.

"Mentre le foglie di loto respingono l'acqua e si puliscono quando piove, gli occhi di una falena sono antiriflesso a causa di nanostrutture affusolate naturalmente ricoperte in cui l'indice di rifrazione aumenta gradualmente man mano che la luce viaggia verso la cornea della falena, " ha detto Tolga Aytug, autore principale dell'articolo e membro del Materials Chemistry Group di ORNL. "Combinato, queste caratteristiche forniscono una capacità davvero rivoluzionaria di progettare rivestimenti per proprietà e prestazioni specifiche."

Per essere superidrofobico, una superficie deve raggiungere un angolo di contatto delle gocce d'acqua superiore a 150 gradi. Il rivestimento di ORNL ha un angolo di contatto compreso tra 155 e 165 gradi, così l'acqua rimbalza letteralmente, portando via polvere e sporco. Questa proprietà combinata con la soppressione del riflesso della luce da una superficie di vetro è fondamentale per migliorare le prestazioni in numerose applicazioni ottiche, disse Aytug.

Il materiale di base, un tipo speciale di rivestimento in vetro, è anche molto resistente, che lo distingue dalle tecnologie concorrenti, secondo Aytug, che ha descritto il processo.

"Abbiamo sviluppato un metodo che inizia con il deposito di un sottile strato di materiale di vetro su una superficie di vetro, seguito da un trattamento termico e dalla rimozione selettiva del materiale mediante incisione, " ha detto. "Questo produce una superficie costituita da una rete tridimensionale porosa di vetro ad alto contenuto di silice che ricorda il corallo microscopico".

Il fatto che il rivestimento possa essere fabbricato tramite tecniche standard del settore rende facile ed economico il ridimensionamento e l'applicazione a un'ampia varietà di piattaforme di vetro.

"L'esclusiva natura nanoporosa interconnessa con la tridimensionalità dei nostri rivestimenti sopprime in modo significativo i riflessi di luce Fresnel dalle superfici di vetro, fornendo una trasmissione migliorata su un'ampia gamma di lunghezze d'onda e angoli, " ha detto Aytug. L'effetto Fresnel descrive la quantità di luce che viene riflessa rispetto alla quantità trasmessa.

Per quanto riguarda i pannelli solari, la soppressione della luce riflessa si traduce in un aumento relativo del 3-6% dell'efficienza di conversione luce-elettricità e della potenza delle celle. Accoppiato con la capacità autopulente superidrofobica, questo potrebbe anche ridurre sostanzialmente i costi di manutenzione e di esercizio dei pannelli solari. Inoltre, il rivestimento è altamente efficace nel bloccare la luce ultravioletta.

Altre potenziali applicazioni includono occhiali, periscopi, strumenti ottici, fotorivelatori e sensori. Inoltre, la proprietà superidrofobica può essere efficace nel prevenire l'accumulo di ghiaccio e neve sugli elementi ottici e può impedire il biofouling nelle applicazioni marine.

Aytug ha sottolineato che la resistenza all'abrasione da impatto del rivestimento completa il pacchetto, rendendolo adatto ad applicazioni incalcolabili.

"Questa qualità lo differenzia dalle tradizionali controparti polimeriche e a base di polvere, che sono generalmente meccanicamente fragili, " Aytug ha detto. "Abbiamo dimostrato che i nostri rivestimenti in vetro nanostrutturato mostrano una resistenza meccanica superiore all'abrasione da impatto - come le tempeste di sabbia - e sono termicamente stabili a temperature che si avvicinano ai 500 gradi Celsius".