Efecte loto
El efecte loto es referix a les propietats de autolimpieza que són el resultat de molt alta repelencia a l'aigua (superhidrófobo), segons lo exhibit pels fulls de la flor de loto (Nelumbo).[1] Les partícules de brutea són arreplegades per gotes d'aigua per la micro i nanoscópica arquitectura en la superfície, lo que minimisa l'adheriment de la goteta a eixa superfície. Propietats de superhidrofobicidad i autolimpiantes també es troben en atres plantes, comTropaeolum (nasturtium), Opuntia, Alchemilla, canya, i també en les ales d'alguns insectes.[2]
El fenomen de la superhidrofobicidad va ser estudiat per primera volta per Dettre i Johnson en 1964[3] utilisant superfícies hidrofòbiques en bruto. El seu treball va desenrollar un model teòric basat en els experiments en perles de vidre recobertes en telómero parafina o PTFE. La propietat de autolimpieza de les superfícies nanoestructuradas micro superhidrófobas va ser estudiat pels botànics alemans Barthlott i Ehler en 1977,[4] els qui varen descriure les propietats superhidrófobas com autolimpiantes i varen descriure per primera volta el "efecte loto". Alguns materials superhidrófobos, com el perfluoroalquilo i el perfluoropolieter, varen ser desenrollats per Brown en 1986 per al maneig de decorreguts químics i biològics.[5] Atres aplicacions biotecnológicas han sorgit des dels anys 1990.[6][7][8][9][10]
Principi de funcionament
[editar | editar còdic]Per la seua alta tensió superficial, les gotes d'aigua tendixen a minimisar la seua superfície per tractar de conseguir una forma esfèrica. En contacte en una superfície, les forces d'adheriment resulten en humectantes de la superfície. Qualsevol humectación completa o incompleta pot ocórrer depenent de l'estructura de la superfície i la tensió de decorregut de la goteta.[11]
La causa de les propietats autolimpiantes és el repelent a l'aigua de la doble estructura hidrófoba de la superfície.[12] Açò permet que l'àrea de contacte i la força d'adheriment entre la superfície i les gotes es reduïxquen significativament resultant en un procés de autolimpieza.[13][14][15] Esta doble estructura jeràrquica es va formar a partir d'una epidermis característica (la capa més externa cridada la cutícula) i les ceras que cobrixen. La epidermis de la planta de loto posseïx papiles en 10 a 20 micras d'altura i de 10 a 15 micras d'esgambi en la que s'imponen les denominades ceres epicuticulares. Estes ceres superpostes són hidrófobas i formen la segona capa de la doble estructura.
La hidrofobicidad d'una superfície pot medir-se per la seua àngul de contacte. Quant major siga l'àngul de contacte major és la hidrofobicidad d'una superfície. Les superfícies en un àngul de contacte menor de 90° es coneixen com hidrófilo i aquells en un àngul major de 90° com hidrófobo. Algunes plantes mostren ànguls de contacte de fins a 160° i es coneixen com super-hidrófobo en solament el 2-3 % de la superfície d'una gota (de tamany típic) està en contacte. Les plantes en una superfície doble estructurat com el loto poden alcançar un àngul de contacte de 170°, per lo que l'àrea de contacte de la gota és solament el 0,6 %. Tot açò du a un efecte de autolimpieza.
Les partícules de brutea en un àrea de contacte extremadament reduïda són arreplegats per les gotes d'aigua i són per lo tant de fàcil neteja de la superfície. Si una goteta d'aigua a través de rodells d'una superfície tal contaminada l'adheriment entre la partícula de brutea, independentment de la seua composició química, i la gota és major que entre la partícula i la superfície. Com este efecte de autolimpieza es basa en l'alta tensió superficial de l'aigua no funciona en dissolvents orgànics. Per lo tant, la hidrofobicidad d'una superfície no és una protecció contra els grafitis.
Este efecte és d'una gran importància per a les plantes com una protecció contra el creiximent de patógenos com foncs o algues, i també per a animals com palometes, parots i atres insectes no capaç de netejar totes les parts del seu cos. Un atre efecte positiu d'esta autolimpieza és la prevenció de la contaminació de l'àrea fotosintética, lo que resultaria en la reducció de la fotosíntesis.
Aplicació tècnica
[editar | editar còdic]Quan es va descobrir que les qualitats de autolimpieza de superfícies superhidrófobas a escala nanoscópica provenen de les propietats físic-químiques en la microscòpica, en lloc de partir de les propietats químiques específiques de la superfície del full,[16][17][18] el descobriment obri la possibilitat d'utilisar este efecte en les superfícies artificials, per mig de l'imitació de la naturalea d'una manera general en lloc d'una específica.
Alguns nanotecnòlecs han desenrollat tractaments, recobriment, pintures, teixixques, teixits i atres superfícies que poden permanéixer seca i netes per mig de la replicació d'una manera tècnica de les propietats de autolimpieza de plantes, tals com la planta de loto. Açò per lo general es pot conseguir utilisant tractaments químics fluorados o silicona especials en les superfícies estructurades o en composicions que contenen partícules microescala. Els recobriment superhidrófobos que comprén micropartículas de teflón s'han utilisat en les diapositives de diagnòstic mèdic durant més de 30 anys. És possible conseguir tals efectes per mig de l'us de combinacions de polietilenglicol en glucosa i sacarosa (o qualsevol partícula insoluble) en conjunció en una substància hidrófoba.
En tractaments superficials químics adicionals, que poden eliminar-se en el temps, els metals han segut esculpidos en làser d'impulsos de femtosegundos per a produir l'efecte de loto.[19] Els materials són de color negre uniforme en qualsevol àngul, lo que combinat en les propietats autolimpiantes podria usar-se per a produir colectors d'energia solar tèrmica a molt baix manteniment, mentres que l'alta durabilitat dels metals podria ser utilisada en latrines autolimpiantes per a reduir la transmissió de malalties.[20]
Han segut comercialisades atres aplicacions, tals com els cristals de autolimpieza instalats en els sensors de les unitats de control de tràfic en les autopistes alemanes desenrollades per un soci de cooperació (Ferro GmbH).[21] Evonik AG ha desenrollat un spray per a la generació de películes de autolimpieza en varis substrats. Recobriment superhidrófobos aplicats a antenes de microones pot reduir significativament l'esfumat de pluja i l'acumulació de gèl i neu.
Els productes "fàcil de netejar" dels anuncis a sovint es confonen en el nom de les propietats de autolimpieza de superfícies hidrofòbiques o superhidrófobas. Les superfícies tractades com superhidrófobas també mostren promeses de millora en els dispositius per a proves de laboratori de microfluidos i pot millorar molt els bioanálisis basats en superfície.[22]
Les propietats superhidrófobas o hidrófobos s'han utilisat en la recolecció de rocío, o la canalisació d'aigua a una conca per al seu us en el rec. El Groasis Waterboxx té una tapa en una estructura piramidal microscòpica, basada en les propietats superhidrófobas que canalisen la condensació i l'aigua de pluja en un recipient per a la lliberació a les raïls d'una planta que es cultiva.[23]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Lafuma, A.(2003).Nature Materials.2(7)
- 457–460.doi:10.1038/nmat924.
- ↑ asknature.org/strategy/f7044d096233ab3467a75d1337fd52ad#.VQVcP9KG-Baix
- ↑ [pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ba-1964-0043.ch008 pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ba-1964-0043.ch008]
- ↑ (1977).Tropische und subtropische Pflanzenwelt.Akad. Wiss. Lit. Mainz.19
- 110.
- ↑ Brown Laboratory vessel having hydrophobic coating and process for manufacturing same [1] archivat en Wayback Machine. Plantilla:US patent, Issued December 29, 1998
- ↑ (1997).Planta.202
- 1–8.doi:10.1007/s004250050096.
- ↑ Cheng, Y. T., Rodak, D. E.(2005).Appl. Phys. Lett..86(14)
- 144101.doi:10.1063/1.1895487.
- ↑ Narhe, R. D., Beysens, D. A.(2006).Europhys. Lett..75(1)
- 98–104.doi:10.1209/epl/i2006-10069-9.
- ↑ Lai, S.C.S.. «Mimicking nature: Physical basis and artificial synthesis of the Lotus effect». Archivat des d'el original, el 30 de setembre de 2007.
- ↑ Koch, K.(2008).Soft Matter.4(10)
- 1943.doi:10.1039/b804854a.
- ↑ von Baeyer, H. C.(2000).The Sciences.40
- 12–15.doi:10.1002/j.2326-1951.2000.tb03461.x.
- ↑ Neinhuis, C.(1997).Annals of Botany.79(6)
- 667–677.doi:10.1006/anbo.1997.0400.
- ↑ (2001).International Textile Bulletin.1
- 8–12.
- ↑ Forbes, P. (2005). The Gecko's Foot, Bio-inspiration – Engineering New Materials and devices from Nature, Londres: Fourth Estigues, p. 272. ISBN 0-00-717990-1.
- ↑ Forbes, P.(2008).Scientific American.299(2)
- 67–75.
- ↑ Solga, A.(2007).Bioinspiration & Biomimetics.2
- 1–9.
- ↑ Mueller, T.National Geographic Magazine.
- 68.
- ↑ Guo, Z.(2005).J. Am. Chem. Soc..127(45)
- 15670–15671.doi:10.1021/ja0547836.
- ↑ Journal of Applied Physics.117(3)doi:10.1063/1.4905616.
- ↑ «LAsers help create water-repelling, light-absorbing, self-cleaning metals».
- ↑ [biomimetic.pbworks.com/.../The%20dream%20of% biomimetic.pbworks.com/.../The%20dream%20of%]
- ↑ Ressine, A.(2007).Biotechnology Annual Review.13
- 149–200.doi:10.1016/S1387-2656(07)13007-6.
- ↑ http://www.groasis.com/en/technology/the-different-forms-of-condensation
- Este artícul conté una traducció derivada de «Efecto loto» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.