El material más impermeable del mundo

James Morgan

BBC

Ingenieros estadounidenses crearon el compuesto más resistente al agua conocido hasta el momento. Está inspirado en las características que tienen las alas de mariposas y las hojas de capuchina (una planta trepadora de hojas abroqueladas originaria de Perú).

El material «súper hidrofóbico» podría conservar la ropa seca y prevenir la formación de hielo en los motores de los aviones, afirman los expertos que trabajaron en el tema.

Se pensaba que la hoja de loto era el elemento de la naturaleza que lograba repeler el agua de manera más efectiva, pero un equipo del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, afirma que hay algo mejor.

Al añadir una especie de ranuras minúsculas a una superficie hecha de silicio, lograron incrementar la rapidez con la que el agua rebota, lo que representa un aumento de 40% con relación a los valores de referencia utilizados hasta el momento.

Este tipo de ranura se encuentran en las alas de las mariposas Morpho y en las venas de las hojas de las capuchinas.

Los científicos esperan que el uso de este material en superficies de metal, en telas y cerámicas dé inicio a una nueva generación de productos resistentes a la humedad, desde tiendas de campaña hasta turbinas generadoras de energía eólica.
La panqueca perfecta

«Creemos que este compuesto es el más hidrofóbico que existe en este momento», dice Kripa Varanasi, uno de los profesores que participó en su desarrollo.

«Durante mucho tiempo el loto se ha utilizado como referencia para la fabricación de productos impermeables –prosigue- pero debería empezarse a pensar en copiar las características de las mariposas y las capuchinas».

Mientras más rápido rebote una gota de agua de un abrigo impermeable, más seco se mantendrá. En el caso de cables de electricidad, el proceso de corrosión o congelamiento ante la caída del agua se retrasaría si la gota rebota con mayor rapidez.

Siguiendo esta lógica, los científicos grabaron gotitas cayendo en diferentes superficies para calcular cuánto tiempo permanecían sobre ella.

Al caer sobre las hojas de loto, el agua formaba una panqueca perfecta. Acto seguido, rebotaba una gota simétrica.

El «efecto loto» ha sido replicado en la fabricación de telas, pinturas y tejas. El secreto se encuentra en su elevado «ángulo de contacto», que se refiere a una mínima parte de la gotita que es la que hace contacto con la superficie.
Un paso más allá

Tomando en cuenta lo que ocurre con las flores de loto, Varanasi y su equipo decidieron concentrarse en un paradigma distinto: el tiempo de contacto.

Así que diseñaron estructuras más grandes (macroscópicas) que aumentan el área en el que el líquido entra en contacto con la superficie, pero que hace que las gotas reboten con mayor rapidez, al separarlas en partes asimétricas.

Cuando las ranuras se utilizaron en aluminio y cobre, el agua fue repelida 40% más rápido de lo que lo hubiera logrado la hoja de loto, así como lo hicieron las alas de mariposas y las capuchinas.

En temperaturas extremadamente bajas, el agua rebotó de estas superficies antes de que se congelara, una propiedad muy útil para los motores de los aviones.

Varanasi cree que el uso del descubrimiento de su equipo podría incrementar la eficiencia en el funcionamiento de las aspas en las turbinas que se utilizan en centrales eléctricas y para generar energía eólica.

«El reto es la durabilidad. Los materiales ‘súper hidrofóbicos’ son biopolímeros muy frágiles, no soportan abrasión ni temperaturas altas. Pero los elementos que analizamos, unidos a otros más fuertes, como el metal y la cerámica, pueden ser la solución», afirma Varanasi.

Efectos prácticos

Añadir las características impermeables descritas en la investigación de los especialistas del MIT a ciertos materiales no es difícil, según se afirma en el estudio publicado en la revista Nature.

Fresadoras corrientes pueden hacer los surcos, lo que permitiría llevar el proceso a escala industrial. Este diseño también podría ser replicado en telas, considera Varanasi.

«Ropa deportiva, abrigos, indumentaria militar y tiendas de campaña. Hay una gran cantidad de áreas en las que se querría evitar el agua y la humedad. Ahora necesitamos a los diseñadores: ¿cómo logramos crear una tela que incluya los elementos que analizamos?».

El equipo que trabaja en el laboratorio que dirige tiene previsto perfeccionar su descubrimiento y optimizarlo con el objetivo de crear mezclas que sean incluso más impermeables.

«Espero que logremos disminuir el tiempo de contacto en 70% u 80%. Hay posibilidades porque en nuestros experimentos usamos una sola ranura, pero en las alas de las mariposas hay ranuras que se intersectan, lo que permite que las gotas se dividan en cuatro partes. Y si este número es mayor, el tiempo de contacto disminuye», explica el científico.

Y quien tenga dudas acerca de su afirmación, podría investigar su historial de descubrimientos.

En su laboratorio se diseñó el LiquiGlide, un revestimiento que logra sacar hasta la última gota de una botella de salsa de tomate, que fue reconocido con el Premio de la Audiencia en la Competencia Empresarial del MIT en 2012.

«Estamos en la búsqueda de nuestro próximo emprendimiento. Abrimos una pequeña ventana para que la gente se pregunte qué es un material ‘súper hidrofóbico’. En la naturaleza podría haber otras especies incluso mejores en términos de impermeabilidad».