Oamenii de știință de la Institutul de Tehnologie din Karlsruhe (KIT), Germania, și de la Institutul de Tehnologie Guwahati (IITG) din India au dezvoltat materiale superhidrofobe care resping picăturile de apă aproape complet. Proprietățile acestor materiale sunt interesante pentru utilizarea ca suprafețe cu autocurățare, care trebuie să fie rezistente la factorii de mediu.
Rețelele metalo-organice (metal-organic frameworks – MOF) sunt alcătuite din ioni metalici conectați prin liganzi organici, formând structuri poroase, similare unor burete. Suprafața lor remarcabilă – doar două grame pot acoperi suprafața unui teren de fotbal – le face extrem de utile la stocarea gazelor, separarea dioxidului de carbon și la tehnologiile medicale avansate.
În afară de porii lor interni, suprafața exterioară a MOF prezintă proprietăți unice. Cercetătorii au îmbunătățit aceste suprafețe prin includerea de lanțuri de hidrocarburi în pelicule fine de MOF, creând un material impermeabil la apă cu un unghi de contact de peste 160 de grade. Un unghi de contact mare înseamnă un caracter hidrofob mai accentuat, deoarece picăturile de apă au o formă sferică.
„Prin metoda noastră, suntem capabili să obținem suprafețe superhidrofobe cu unghiuri de contact semnificativ mai mari decât cele ale altor suprafețe și acoperiri netede”, explică profesorul Christof Wöll, de la KIT. „Deși proprietățile de umectare ale particulelor de pulbere MOF au fost explorate înainte, utilizarea în acest scop a filmelor subțiri monolitice de MOF este un concept inovator”.
Noua generație de materia superhidrofobe
Echipa atribuie aceste rezultate aranjamentului sub formă de perii (perii polimerice) a lanțurilor de hidrocarburi de pe MOF. După ce au fost incluse pe materialele MOF, ele tind să formeze „bobine” – o stare de dezordine pe care oamenii de știință o numesc „stare de entropie ridicată”, care este esențială pentru proprietățile hidrofobe. Oamenii de știință au afirmat că această stare a lanțurilor de hidrocarburi nu a putut fi observată pe alte materiale.
Este remarcabil că unghiul de contact cu apa nu a crescut chiar și atunci când au fost folosite lanțuri de hidrocarburi perfluorurate, adică hidrocarburi în care atomii de hidrogen au fost înlocuiți cu atomi de fluor. În materiale precum teflonul, perfluorurarea aduce proprietăți superhidrofobe. Cu toate acestea, în materialul nou dezvoltat, aceasta a scăzut semnificativ unghiul de contact cu apa. Simulările ulterioare pe computer au confirmat că moleculele perfluorurate – spre deosebire de lanțurile de hidrocarburi – nu și-au putut asuma starea de entropie ridicată favorabilă din punct de vedere energetic.
Sursa: SciTechDaily