Una nuova classe di nanomateriali superidrofobici potrebbe semplificare il processo di protezione delle superfici dall'acqua.

Un materiale realizzato dagli scienziati della Rice University, l'Università di Swansea, l'Università di Bristol e l'Università di Nizza Sophia Antipolis sono poco costose, non tossico e può essere applicato su una varietà di superfici tramite spray o spin-coating.

I ricercatori guidati dal chimico della Rice Andrew Barron hanno riportato la loro scoperta sulla rivista dell'American Chemical Society Materiali e interfacce applicati ACS .

Il materiale a base di idrocarburi può essere un sostituto "verde" per costosi, fluorocarburi pericolosi comunemente usati per applicazioni superidrofobiche, disse Barrone.

"La natura sa come rendere questi materiali e rimanere rispettosi dell'ambiente, " ha detto Barron. "Il nostro lavoro è stato quello di capire come e perché, e per emularlo."

La foglia di loto era molto nelle loro menti mentre i ricercatori cercavano di imitare una delle superfici più idrofobe, idrorepellenti, del pianeta. Barron ha affermato che le capacità della foglia scaturiscono dalla sua gerarchia di strutture doppie microscopiche e su scala nanometrica.

"Nella foglia di loto, questi sono dovuti a papille all'interno dell'epidermide e cere epicuticolari sulla parte superiore, " ha detto. "Nel nostro materiale, c'è una microstruttura creata dall'agglomerato di nanoparticelle di allumina che imitano le papille e le frazioni organiche iperramificate che simulano l'effetto delle cere epicuticolari."

La fabbricazione e il test di ciò che i ricercatori chiamano un materiale a bassa energia superficiale di idrocarburi ramificato (LSEM) sono stati effettuati dall'autore principale Shirin Alexander, un funzionario di ricerca presso l'Energy Safety Research Institute presso il Swansea University Bay Campus.

Là, Alexander ha rivestito le nanoparticelle di ossido di alluminio facilmente sintetizzabili con acidi carbossilici modificati che presentano catene di idrocarburi altamente ramificate. Queste catene appuntite sono la prima linea di difesa contro l'acqua, rendendo la superficie ruvida. questa ruvidezza, una caratteristica dei materiali idrofobici, intrappola uno strato d'aria e 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. L'angolo di contatto è l'angolo al quale la superficie dell'acqua incontra la superficie del materiale. Maggiore è il cordone, maggiore è l'angolo. Un angolo di 0 gradi è fondamentalmente una pozzanghera, mentre un angolo massimo di 180 gradi definisce una sfera appena a contatto con la superficie.

LSEM del team Barron, con un angolo osservato di circa 155 gradi, è sostanzialmente equivalente ai migliori rivestimenti superidrofobici a base di fluorocarburi, disse Barrone. Anche con varie tecniche di rivestimento e temperature di polimerizzazione, il materiale ha mantenuto le sue qualità, hanno riferito i ricercatori.

Le potenziali applicazioni includono rivestimenti per la riduzione dell'attrito per applicazioni marine in cui esiste un accordo internazionale nel tentativo di proteggere l'acqua da additivi potenzialmente pericolosi come i fluorocarburi, disse Barrone. "Le superfici strutturate di altri rivestimenti superidrofobici sono spesso danneggiate e quindi riducono la natura idrofoba, " ha detto. "Il nostro materiale ha una struttura gerarchica più casuale che può sostenere il danno e mantenere i suoi effetti".

Ha detto che il team sta lavorando per migliorare l'adesione del materiale a vari substrati, oltre a considerare l'applicazione su larga scala alle superfici.