Desvelar las posibilidades de las superficies nanotexturadas
Es bien sabido que los materiales flexibles pueden absorber energía mecánica y resistir daños mecánicos. Sin embargo, conseguir flexibilidad en los recubrimientos y las películas a la vez que se mantiene la impermeabilidad sigue siendo un reto científico y tecnológico, un reto que el proyecto NICEDROPS, financiado con fondos europeos, decidió asumir. «Nuestro objetivo era crear unas superficies nanotexturadas de alta precisión con propiedades nanomecánicas controladas», explica Manish K. Tiwari, becario de la Royal Society Wolfson y catedrático de Nanoingeniería en el University College de Londres. «Después queríamos utilizarlas para estudiar cómo estas superficies diseñadas con nanoingeniería pueden retrasar la formación de hielo, resistir impactos de líquidos a alta velocidad y evitar la abrasión y la corrosión».
Las ventajas de la flexibilidad
Uno de los primeros resultados del proyecto fue que la anodización electroquímica puede utilizarse para controlar la morfología a escala nanométrica. Es más, esto puede hacerse utilizando electrolitos y soluciones de ataque respetuosos con el medio ambiente. Además, al asimilar racionalmente componentes orgánicos para formar recubrimientos autorreplicantes que repelen líquidos, el equipo del proyecto pudo poner de relieve las ventajas de la flexibilidad. Tiwari explica: «Demostramos que, empleando materiales flexibles, podemos mejorar la robustez de las superficies repelentes. Se trata de un principio del que se benefician intrínsecamente ejemplos naturales de superficies que repelen líquidos, como las alas de las mariposas y las hojas de las plantas». Este descubrimiento no solo se ha publicado en «Nature Materials», sino que los investigadores ya lo han utilizado para fabricar recubrimientos robustos con una amplia variedad de materiales.
Marcos organometálicos
El proyecto, que recibió el apoyo del Consejo Europeo de Investigación, también se centró en los marcos organometálicos (MOF, por sus siglas en inglés). Según Tiwari, los MOF cultivados en superficie pueden utilizarse como recubrimientos sostenibles, transparentes y anfifóbicos. «Estos MOF nos permiten evitar el uso de sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS, por sus siglas en inglés), de las que se sabe que presentan importantes problemas sanitarios y medioambientales», manifiesta. Los investigadores también demostraron la forma en que estas superficies pueden resistir el impacto de líquidos a alta velocidad y ofrecer una baja adherencia al hielo, por no mencionar su potencial para absorber contaminantes directamente del aire. «Creemos que estas superficies de nanoprecisión y sin PFAS deberían tener una gama de aplicaciones bastante amplia», añade Tiwari.
Investigación del campo de los sensores autoalimentados
Otro resultado clave fue el desarrollo de un material nanocompuesto que es a la vez piezoeléctrico y piezocatalítico sin necesidad de escritura por láser o «poling». «Estas películas autopolarizadas nos introdujeron en el campo de los sensores autoalimentados, que consideramos un nuevo y apasionante campo de investigación para nuestro equipo», señala Tiwari. Los investigadores ya se han asociado con un médico para desarrollar guantes quirúrgicos con sensores que podrían mejorar la seguridad de las cirugías.
Nueva información, más trabajo
El trabajo llevado a cabo durante el proyecto NICEDROPS ha revelado las posibilidades de las superficies nanotexturadas. «Espero que la comunidad científica y la sociedad se beneficien de nuestros conocimientos sobre el uso de la flexibilidad mecánica para conseguir unas superficies mejores y más robustas, junto con nuestras ideas sobre nanorrecubrimientos sin PFAS», concluye Tiwari. «Sobre todo, espero que la gente tenga en cuenta estas ideas cuando piense en los recubrimientos que tienen que sobrevivir en entornos hostiles y soportar impactos a gran velocidad». En la actualidad, los investigadores están estudiando la viabilidad de poner en marcha una empresa semilla para comercializar nanorrecubrimientos sin PFAS.
Palabras clave
NICEDROPS, recubrimientos, superficies nanotexturadas, nanoingeniería, materiales flexibles, impermeabilidad, marcos organometálicos, material nanocompuesto
