Uma “armadura” em escala de mícrons que protege nanoestruturas altamente repelentes à água de danos foi desenvolvida por pesquisadores da China e da Finlândia. O novo revestimento extra-durável pode possibilitar o emprego dessas superfícies “super-hidrofóbicas” em dispositivos como painéis solares e pára-brisas de veículos que experimentam condições ambientais difíceis.
Como o próprio nome sugere, materiais super-hidrofóbicos repelem a água extremamente bem. Eles devem essa capacidade impressionante a uma fina camada de ar que se desenvolve em torno de estruturas em escala nanométrica em sua superfície. Ao garantir que as gotículas mal toquem a parte sólida da superfície, a camada de ar atua efetivamente como lubrificante, permitindo que as gotículas de água rolem com atrito quase zero.
Essas superfícies nanoestruturadas são, no entanto, mecanicamente frágeis e podem ser facilmente removidas. Para resolver esse problema, uma equipe de pesquisa liderada por Xu Deng da Universidade de Ciência e Tecnologia Eletrônica da China em Chengdu e Robin Ras da Universidade Aalto da Finlândia criou uma superfície super-hidrofóbica contendo estruturas em duas escalas de comprimento diferentes: uma estrutura em nanoescala que repele a água e uma microescala que oferece durabilidade.
A microestrutura consiste em uma estrutura interconectada contendo “bolsões” de pequenas pirâmides invertidas. Dentro dessas pirâmides estão as nanoestruturas altamente repelentes à água e mecanicamente frágeis. A armação atua assim como uma blindagem, impedindo que o revestimento da nanoestrutura seja removido por abrasivos maiores que a armação. “Um dedo, chave de fenda ou mesmo lixa desliza sobre essas microestruturas, deixando as nanoestruturas intocadas, preservando, assim, o atrativo recurso repelente à água da superfície”, diz Ras.
Um conceito genérico
Ras continua explicando que a armadura em microescala pode ser feita de praticamente qualquer material. “É a estrutura de interconexão da estrutura de superfície que a torna forte e rígida”, diz ele. “Fizemos o nosso com bolsos de diferentes tamanhos, formas e materiais, incluindo silício, cerâmica, metais e vidro transparente. A beleza dessa abordagem é que é um conceito genérico que funciona para vários materiais, nos dando a flexibilidade de projetar uma ampla variedade de superfícies impermeáveis duráveis.”
Em um de seus experimentos, Ras, Deng e colegas construíram uma superfície super-hidrofóbica a partir de vidro transparente e a usaram como cobertura para células solares. “Um problema com as células solares é que, quando estão nos telhados ou em outros locais de difícil acesso, elas são gradualmente contaminadas com areia e poeira, o que resulta em menor eficiência ao longo do tempo”, diz Ras. “Para manter a alta eficiência dos painéis solares da geração atual, é necessária uma limpeza regular, especialmente em locais onde há muita poeira no ar. Nosso revestimento repelente à água e durável significa que eles são limpos automaticamente pela chuva ou orvalho.”
Suportando ambientes de trabalho difíceis
Outras aplicações para superfícies super-hidrofóbicas incluem superfícies anti-gelo e anti-embaciamento, acrescenta ele, ou máquinas e veículos que operam em condições adversas. As superfícies podem até ter propriedades antimicrobianas, uma vez que bactérias, vírus e patógenos não podem se apegar às nanoestruturas.
Para provar que suas superfícies poderiam suportar ambientes de trabalho difíceis, os pesquisadores os submeteram a uma bateria de testes: assando-os a 100 ° C por várias semanas; imergindo-os em líquidos altamente corrosivos por horas; explodir com jatos de água de alta pressão; e expô-los a umidade extrema enquanto os dobram. Eles até os esfregaram com lixa e os cortaram com uma lâmina de aço afiada. Nenhum desses tratamentos pareceu afetar as superfícies e eles continuaram a repelir líquidos tão efetivamente quanto antes.
Os membros da equipe, que relatam seu trabalho na Nature, dizem que agora planejam comercializar seus revestimentos. “Os benefícios para o usuário são que eles podem manter as superfícies impecáveis e limpas, funcionar em condições desafiadoras e reduzir o tempo de inatividade, eliminando a necessidade de limpeza constante”, disse Ras.
Publicado em 16/07/2020 05h39
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