Nano-películas de grafeno permiten que los materiales sean hidrófugos

El sector de automoción, naval, aeronáutico, así como otros sectores como los dedicados a la fabricación de bienes de equipo y mobiliarios, están de enhorabuena. Gracias a una ultra-fina película de grafeno transparente, colocada sobre superficies rugosas, por fin podremos disponer de materiales hidrófugos —con todas las ventajas que ello representa— para la fabricación de sus vehículos y demás medios de transporte, muebles, equipos de oficina, etc., a precios muy económicos.

Nano-cortinas de agua

De este modo, los vehículos gozarían de una mayor durabilidad debido a su menor corrosión. A velocidades superiores a 60 km/h no existiría ninguna necesidad de utilizar limpia-cristales e incluso, a velocidades menores, se podrían utilizar simples limpiadores de aire que eliminen las gotas de lluvia.

Obviamente, con el frío y la humedad no se crearía vaho en el interior de los coches y la visibilidad durante las lluvias sería mucho mejor y la suciedad se limpiaría utilizando un consumo de agua en el lavado treinta veces inferior al que hoy se utiliza normalmente. Me refiero a la eliminación de la suciedad que causan los insectos, el barro, el polvo, la nieve y las heladas sobre las superficies de los coches. Los costes de esta aplicación del grafeno que facilita el comportamiento hidrófugo de los materiales son escasos en comparación con el ahorro que suponen las ventajas que aporta.

Este importante innovación se debe a los investigadores de Ingeniería del Instituto Politécnico Rensselaer que son los que han desarrollado una nueva cortina hecha de grafeno —el material más fino conocido por la ciencia— que permite mejorar las propiedades de resistencia al agua de los materiales, incluidos los metales, con superficies rugosas. De este modo, el agua se desliza libremente a través de ‘nano-cortinas” hechas de grafeno, el material más delgado del mundo.

Estas “nano-cortinas” tienen menos de un nanómetro de espesor, son químicamente inertes y proporcionan una capa de protección sin cambiar las propiedades del material subyacente. El equipo de investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer, dirigido por el Profesor Nikhil Koratkar, demostró cómo las gotas de agua reducen significativamente la resistencia debida a la fricción al moverse sobre una superficie cubierta con una nano-cortina.

Esta innovación tiene el potencial de beneficiar a los dispositivos lab-on-chip (laboratorio en microprocesador), a los ensayos de alto rendimiento, a las superficies que se desean hidrófugas y auto-limpiables y a muchas otras aplicaciones que requieren las gotas de líquido se deslicen sobre superficies sólidas.

Las nano-cortinas de grafeno son las cortinas más finas y transparentes que podemos imaginar. Además de proporcionar una barrera contra el agua, estas cortinas son ópticamente transparentes y causan cambios mínimos en la topología de la superficie subyacente.

Las nano-cortinas de grafeno impiden la penetración del agua en superficies rugosas. Este hecho tiene potencialmente mucho interés por sus importantes implicaciones tecnológicas para muchas aplicaciones en micro- y nano-fluidos.

Las gotas de agua pueden quedar fácilmente atrapadas por un material que cuenta con una superficie áspera y rugosa. Cuando la gota cae sobre el material, la energía de caída empuja o desplaza pequeñas cantidades de aire atrapadas en la superficie rugosa y la gota ocupa ese espacio, adherida a la superficie rugosa como si quedara anclada. Una vez que la gota queda sujeta a la superficie, es difícil desanclar la gotita y deslizarla sobre la superficie.

Sin embargo, si se cubre la superficie rugosa con una nano-película de grafeno impermeable, se logra impedir que la gotita se fije a la superficie con textura. La nano-cortina crea una barrera que evita que la gota de agua penetre, desplazando el aire de la superficie rugosa.

De este modo, a la gotita situada en la parte superior de la nano-cortina, sin apenas fricción entre las superficies que la frene, le resulta más fácil deslizarse sobre la superficie. Las nano-cortinas miden varios centímetros de longitud y, una vez aplicadas sobre la superficie, sólo son detectables con un microscopio de gran alcance

El agua que cae sobre una superficie desnuda se extiende sobre ella y forma grandes gotas planas, indicativo de que se trata de una superficie hidrófila, mientras que el agua que cae sobre superficies cubiertas con nano-cortinas que, en su caída, adquieren formas mucho más redondas o esféricas, indicativo de que caen sobre una superficie repelente al agua o hidrófoba.

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