Estados Unidos. Investigadores de la Universidad Estatal de Ohio han inventado un nano recubrimiento para cuero sintético que repele tanto el agua como el aceite, que se limpia a sí mismo y no se volverá pegajoso en un día caluroso.
Los investigadores han utilizado previamente una textura de nanodiseño basada en las hojas difusas para diseñar vidrio autolimpiante y una malla que separa el aceite del agua.
Ahora encontraron una forma de adaptar el mismo revestimiento inspirado en la naturaleza al cuero sintético a base de plástico. Tanto el agua como el aceite salen del revestimiento, lo que evita que la superficie similar al cuero se vuelva pegajosa hasta temperaturas de 70 grados Celsius (158 grados Fahrenheit).
El revestimiento podría proporcionar muebles más limpios y menos pegajosos, interiores de automóviles, ropa, zapatos y bolsos, cualquier producto para el que las personas usen cuero sintético, dijeron Bharat Bhushan, Ohio Eminent Scholar y Howard D. Winbigler, profesor de ingeniería mecánica en el estado de Ohio.
"El cuero genuino ha sido un material importante desde el comienzo de la historia de la humanidad", dijo Bhushan. "Hoy, el mercado del cuero sintético está creciendo porque es menos costoso y más fácil de usar. Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que alguien ha logrado fabricar cuero sintético que no solo es resistente al agua, sino que también es súper liquífugo: repele los líquidos a base de agua y aceite ".
El cuero sintético está hecho de tela recubierta con plástico, generalmente poliuretano (PU) o cloruro de polivinilo (PVC). Tanto el PVC como el PU pueden moldearse en láminas planas con ranuras que le dan una textura parecida al cuero. Al igual que el cuero genuino, el cuero sintético es algo permeable a los líquidos. A diferencia del cuero genuino, se vuelve pegajoso a altas temperaturas porque el calor suaviza la superficie de plástico.
Bhushan se especializa en biomimética, la ciencia de crear materiales y procesos que imitan a la naturaleza. Gran parte de su trabajo se inspiró en las hojas de loto, cuyas superficies rugosas repelen el agua de forma natural.
Al igual que en sus experimentos previos que crearon superficies repelentes al agua y al aceite, los investigadores trataron de crear una textura con baches al pulverizar una capa de nanopartículas de sílice en la superficie del cuero sintético.
Pero Bhushan y el estudiante de doctorado Dev Gurera descubrieron rápidamente que los plastificantes en el cuero sintético -esto es, los químicos que le dan al plástico su plasticidad- impidieron que las nanopartículas se peguen, especialmente dentro de los surcos con aspecto de cuero. Así que limpiaron la superficie con un tratamiento de luz ultravioleta comúnmente utilizado en la fabricación de chips de computadora.
El resultado: las nanopartículas adheridas al cuero sintético limpio, creando una superficie con baches. Luego, los investigadores sellaron las nanopartículas con una resina de silicona. El recubrimiento era en su mayoría transparente, por lo que la textura similar al cuero era aún visible.
Bhushan y Gurera cubrieron muestras de PU y PVC y las probaron en cuanto a repelencia al agua y al aceite y propiedades de autolimpieza, así como durabilidad y resistencia al calor.
Apretaron gotas de aceite y agua sobre el cuero sintético y probaron cuánto tendría que inclinarse la superficie para que la gota se caiga. El agua rodó con una inclinación de 2 grados y aceite con una inclinación de 4 grados. Cualquier inclinación por debajo de 10 grados se considera súper liquífugo.
Para ver cómo el desgaste afectó el recubrimiento, los investigadores arañaron un surco en la superficie arrastrando una pequeña cuenta de zafiro hacia atrás y adelante sobre ella 100 veces. El ángulo de inclinación requerido para hacer que las gotas rodasen de la superficie rayada aumentó a 7 grados, todavía súper liquifóbico, pero solo cuando la gota rodó (es decir, perpendicular a la dirección de) la ranura desgastada.
Cuando el cuero se colocó de manera que la gota tuviera que rodar dentro de la ranura desgastada, el ángulo requerido para que la gota rodara aumentó a 44 grados. Eso suena bastante mal, pero sigue siendo mejor que las superficies de PU y PVC no tratadas, que permanecieron recubiertas con agua o aceite incluso cuando estaban inclinadas a 90 grados.
Para probar la autolimpieza, los investigadores rociaron polvo de carburo de silicio negro sobre el cuero y midieron la cantidad de polvo que podía eliminarse con una sola gota de agua. En el cuero sintético sin tratar, el agua arrastraba aproximadamente el 10 por ciento del polvo, mientras que en el cuero tratado, el 90 por ciento del mismo se eliminaba por lavado.
Fuente: Universidad Estatal de Ohio.
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