Cientistas da Universidade de Rochester, que fica em Nova York, descobriram uma forma de transformar metais comuns como titânio, platina e latão, em materiais muito hidrofóbicos com pulsos de laser de 1fs (10-15 s)! Ou seja, não são utilizados revestimentos temporários, como a maioria dos produtos hidrofóbicos já existentes, mas sim é transformada a própria superfície do material.
Gota de água sobre material. Fonte: University Rochester
Materiais hidrofóbicos são muito importantes, pois são resistentes à oxidação, não congelam e reduzem a adesão de contaminantes na superfície. Por exemplo, uma de suas possíveis aplicações é na indústria aeronáutica, na fabricação das superfícies de aviões, já que precisam evitar o congelamento de água na fuselagem ou até mesmo nos canos de ar de refrigeradores e de ares condicionados.
Pode-se fazer uma analogia do metal com as folhas de lótus, que possuem uma microestrutura em torno de 10 a 50 μm e uma nanoestrutura de 200 nm. Essa estrutura junto com uma cera epicuticular hidrofóbica cria um material super hidrofóbico, que possui um efeito auto-limpante, pois quando a água cai sobre as folhas, ela leva consigo as partículas de sujeira.
Folha de lótus. Fonte
Segundo o paper publicado pelos pesquisadores Guo e Vorobyev no Journal of Applied Physics, o processo através dos pulsos de laser consiste em criar uma superfície com um padrão complexo de nano (5 a 10 nm) e microestruturas (75 a 100 μm), que concedem aos materiais propriedades assim como as das folhas acima. E a parte mais interessante disso tudo é que o metal é intrinsecamente hidrofílico e após o processo com laser ele se torna mais hidrofílico ainda. Então como ele vira hidrofóbico? O segredo é o contato com o ar, essa transição pode ser explicada através de uma reação química entre a superfície e o CO2, que resulta numa acumulação de carbono e seus compostos na superfície tratada.
Para possuírem esse efeito auto-limpante e serem considerados super hidrofóbicos, os materiais devem ter um ângulo de contato de pelo menos 150°, um pequeno ângulo de deslizamento (<10°) e a adesão entre a superfície e as partículas de sujeira deve ser menor do que entre essas partículas e a água. No caso dos experimentos de Guo e Vorobyev, os resultados obtidos foram um ângulo de contato de 158° e um ângulo de deslizamento de 4º.
No vídeo, podemos ver como funciona o material super hidrofóbico na prática e os seus benefícios em relação a outros materiais (compara até com o Teflon, sobre o qual já escrevemos aqui).
Até semana que vem!
Fontes:
A. Y. Vorobyev; Chunlei Guo. Multifunctional surfaces produced by femtosecond laser pulses. Journal of Applied Physics 117, 033103 (2015); doi: 10.1063/1.4905616.
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