Ocurre de vez en cuando que la investigación científica se acaba convirtiendo en una carrera delirante. Una tan apasionante como sorprendente y útil. No hay que remontarse mucho para encontrar ejemplos. Hace solo unos meses os hablábamos de los esfuerzos del profesor Xiulin Ruan para lograr el blanco más blanco posible y la semana pasada de Ed Currie, embarcado en un desafío no menos sorprendente para conseguir el chile más picante. Ahora podemos añadir un nuevo "corredor" a la lista: Sakari Lepikko y sus compañeros de la Universidad de Aalto, que buscan ni más ni menos que la superficie más eficaz del mundo para repeler agua.
Y no les va nada mal en el empeño.
¿Repeler el agua? Así es. Un grupo de investigadores de la Universidad Aalto, en Finlandia, ha estado trabajando en una superficie capaz de repeler el agua con una eficacia que jamás se ha visto. Su objetivo: desarrollar un mecanismo que haga que las gotas se deslicen de una forma extraordinariamente efectiva.
Quizás suene extraño, pero las superficies hidrofóbicas, aquellas dotadas de moléculas que no interactúan a nivel químico con el agua, ofrecen un amplio abanico de aplicaciones prácticas. Prueba de su enorme interés es que el equipo finlandés, que incluye al estudiante postdoctoral Sakari Lepikko y el profesor Robin Has, ha publicado sus avances en la prestigiosa Nature Chemistry.
¿Qué proponen? La Universidad Aalto lo anuncia como "la superficie más repelente al agua jamás creada". Lo que Lepikko y el resto del equipo plantean es un método para crear un tipo peculiar de superficie, similar a un líquido y dotado de "capas moleculares muy móviles y unidas covalentemente a los sustratos". En la práctica eso se traduce en superficies sólidas con una "cualidad líquida", capaces de actuar casi como una capa de lubricante entre un soporte y el agua.
Pero… ¿Cómo? Dando forma a una capa de moléculas similar a un líquido sobre una superficie de silicio, lo que se denomina monocapas autoensambladas, o SAM, por sus siglas en inglés. "Es la primera vez que alguien ha ido al nivel nanométrico de forma directa para crear superficies molecularmente heterogéneas", reivindica Lepikko. Para su investigación él y sus colegas recurrieron a un reactor especial en el que se ajustan aspectos como la temperatura o contenido de agua. La prueba les permitió observar con "un extraordinario detalle" cómo crecen las capas.
¿Tenemos más datos? New Atlas va un poco más allá y precisa que gracias a la nueva capa, similar a un líquido y que desafía los diseños convencionales, el agua se desliza sobre las superficies en ángulos 500 veces menos profundos que en otros materiales diseñados con propiedades igualmente superhidrófobas.
La clave: una superficie similar a los líquidos (LLS), dotada de capas de moléculas muy móviles que actúan como fluidos pero están unidas a los sustratos para que no se escapen. El enfoque es distinto al de otras superficies diseñadas antes para repeler el agua y que se han basado en atrapar una capa de aire o líquido que facilita que el agua que cae sobre ellas forme gotas y acabe escurriéndose.
¿Qué resultado obtuvieron? Comprobaron que las superficies parecían más resbaladizas cuando la cobertura SAM era baja o alta. En el primer caso el silicio es el componente predominante y en el segundo lo son las SAM, pero ambos estados comparten una peculiaridad: ofrecen la superficie "más homogénea".
El resultado es interesante porque, reconoce Lepikko, deja ideas que a priori pueden resultar llamativas. "Es contraintuitivo que incluso con una cobertura baja se obtuviera una cualidad resbaladiza excepcional", añade el científico.
¿Y por qué ocurre eso? Si la película SAM es fina, el agua forma una película sobre la superficie que en teoría aumenta la fricción. Durante su prueba el equipo llegó sin embargo a una nueva conclusión. "Descubrimos en cambio que cuando la cobertura es reducida, al agua fluye libremente entre las moléculas del SAM y se desliza por la superficie. Cuando esta es alta el agua permanece en la parte superior del SAM y se desliza con la misma facilidad", aclara Sakari Lepikko. Entre ambos estados el líquido se adhiere al SAM y se pega a la superficie.
¿Por qué es importante? Por el alcance del estudio. Tanto teórico, como práctico. La Universidad de Aalto defiende que "desafía las ideas existentes sobre la fricción entre superficies sólidas y agua" y abre una nueva vía para investigar el deslizamiento de las gotas a nivel molecular. Más allá de esa meta, la institución finlandesa destaca también las aplicaciones que ofrece en una amplia "variedad de campos", incluidos la óptica, industria automotriz o incluso la fontanería.
"A nuestro alrededor, el agua siempre interactúa con superficies sólidas. La cocina, el transporte, la óptica y cientos de otras aplicaciones se ven afectadas por la forma en que el agua se adhiere a las superficies o desliza por ellas", señala.
¿Algunos ejemplos? Lepikko cita la transferencia de calor en tuberías, la descongelación o el antivaho, entre un largo etcétera de campos de aplicación. "También será útil en microfluidos, en los que las gotas deben desplazarse con suavidad, y en la creación de superficies autolimpiables", subraya el investigador de la Universidad Aalto: "Nuestro mecanismo contraintuitivo es una nueva forma de aumentar la movilidad de las gotas allí donde sea necesario".
¿Queda camino por delante? Sí. Y bastante, por lo que explica la propia universidad en el comunicado que ha lanzado con sus últimos avances. Aunque la institución nórdica presume de que han desarrollado "la superficie más repelente al agua jamás creada", también reconoce que el revestimiento SAM es todavía "muy fino", por lo que se dispersa fácilmente tras el contacto físico.
El equipo finlandés tampoco es el primero que se lanza a la carrera de lograr la superficie más resistente al agua. Hace una década el MIT trabajaba ya en un mecanismo para lograr repelentes de agua más eficientes y en 2014 llegó incluso a presentar LiquidGlide, una solución pensada para impermeabilizar cualquier superficie y material. La propia Universidad Aalto participa en otro estudio que desarrolló una superficie superhidrófoba capaz de estar meses bajo el agua.
Imagen de portada: Aalto University
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