miércoles, 16 de enero de 2008

El delicado efecto flor de Loto

Aunque a algunos les resulte difícil creerlo, la foto de la izquierda muestra una gota de agua, adoptando una forma casi esférica, sobre las superficie de un adecuado polímero. La experiencia diaria nos dice que las gotas depositadas sobre la mayor parte de las superficies sólidas son bastante menos esféricas que las que se ve en la foto. Sin embargo, la vida diaria nos proporciona también la posibilidad de contemplar gotas de agua con esa morfología sobre la superficie de tejidos empleados en paraguas o ropa diseñada específicamente para actividades al aire libre en ambientes hostiles. Unos y otros están fabricados a base de fibras poliméricas sintéticas, en muchos casos con características muy ajustadas a la aplicación en la que se emplean.

El secreto está en que esos materiales, a nivel superficial, tienen características superhidrofóbicas, lo que quiere decir que repelen sin contemplaciones cualquier vestigio de agua que las toque, obligando a sus gotas a adoptar la forma esférica más perfecta posible, lo que hace que minimicen el contacto con la superficie. Todo esto, claro está, contado como el cuento de Caperucita, a la manera del Búho, para que todo el mundo lo entienda. Que si me pongo a hablar de tensiones superficiales o de ángulos de contacto la cosa iba a resultar harto más complicada.

El caso es que las superficies superhidrofóbicas, que han existido siempre, vuelven ahora a estar de moda gracias a la nanotecnología que nos invade y al llamado efecto flor de Loto, un poético nombre para una propiedad que puede reportar pingües beneficios en el futuro a más de un arriesgado emprendedor.

Están censadas más de 200 especies de plantas que presentan en sus hojas un carácter superhidrofóbico, entre ellas la flor de Loto (Nymphaea caerulea). Como consecuencia de ello, el agua de lluvia adopta la forma de gotas esféricas casi perfectas sobre sus hojas, lo que hace que, con una ligera inclinación de éstas, las gotas rueden hasta caer al vacío, arrastrando en su trayectoria pequeñas partículas de suciedad que pueda haber acumulado la hoja. La naturaleza superhidrofóbica de la superficie de esas hojas genera así un efecto autolimpiable de las mismas.

A finales de los años 90 pudo comprobarse que esa naturaleza superhidrofóbica de las hojas de muchas plantas estaba ligada a una morfología superficial micro o nanoestructurada (ver imagen) y es esa complicada textura que exhiben lo que obliga a la gota a adoptar esa estructura cuasiesférica. La importancia del efecto fue palpable inmediatamente, tanto es así que los biólogos Neinhaus y Barthlott intuyeron enseguida que mimetizar esa característica de la naturaleza podría ser la vía de materiales autolimpiables de interesantes aplicaciones en muchos ámbitos. Y, por si las moscas, patentaron la idea bajo la denominación "Lotus- Effect" (Eur. Pat., EP 0772514, 1998).

Desde entonces, muchos grupos andan (andamos, porque modestamente también nosotros hacemos lo que podemos) a la búsqueda de procedimientos para generar topografías superficiales de los más variadas que consigan que las gotas de agua (o, en su caso, de disolventes orgánicos) busquen una esfericidad más perfecta y rueden a la menor inclinación, generando el efecto superhidrofóbico y autolimpiable incluso en materiales que, en principio, tiene un cierto carácter hidrofílico.

En esa búsqueda, y en el ámbito de los polímeros de mis entretelas, se los ha mezclado con nanopartículas de arcilla, sílice, óxido de titanio o nantubos de carbono. Se han bombardeado sus superficies con plasmas adecuados o (y aquí entramos nosotros y espero poder contarlo en otro post) se han producido fibras poliméricas de diámetros de unos cuantos nanometros en las que, deliberadamente, se han generado "imperfecciones" en forma de pequeñísimos balones de rugby. Ello hace que cuando esas fibras se colectan en forma de un tejido no tejido, los mencionados defectos proporcionan las topografías adecuadas para una superficie superhidrofóbica. Pero como en esto andamos todavía un poco peces, cualquier día que tenga más información, o resultados propios interesantes, os lo cuento.

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