Lacrimile – inspiraţia pentru un material cu proprietăţi extraordinare

Noul material „adaptativ”, proiectat de specialiştii Universităţii Harvard, SUA, şi descris în Nature Materials,  are transparenţă şi udabilitate variabile, este flexibil şi multifuncţional. (udabilitate = capacitatea materialului de a păstra contactul cu apa)

Materialul a fost inspirat de sisteme dinamice şi autocorectoare existente în natură, cum este pelicula de lichid care acoperă globul ocular.

Picăturile de lacrimi se unesc pentru a forma o peliculă lichidă dinamică, având un rol important în funcţionarea ochiului: menţine transparenţa corneei şi umiditatea, protejează ochiul de bacterii şi praf şi contribuie la îndepărtarea corpurilor străine.

Materialul realizat de cercetători este o peliculă continuă de lichid care acoperă un substrat poros şi elastic, pătrunzând parţial în el, ceea ce o face foarte versatilă.

Designul materialului se bazează pe un concept-cheie: orice deformare a substratului – prin întindere, apăsare sau dilatare – duce la schimbarea dimensiunilor porilor, ceea ce determină modificarea formei peliculei de lichid.

Pe baza acestei structuri, cercetătorii au reuşit pînă în prezent să demonstreze că pot fi controlate în mod dinamic, cu mare precizie, două proprietăţi ale materialului: transparenţa şi udabilitatea (capacitatea materialului de a păstra contactul cu apa).

Credit imagine: Wyss Institute at Harvard University, Harvard’s School of Engineering and Applied Sciences (SEAS)

În repaus, materialul este neted, transparent şi plan; picăturile de apă sau ulei nu aderă deloc la suprafaţa lui şi se pot deplasa liber. În schimb, întinderea materialului face suprafaţa ceva mai rugoasă, ceea ce duce la două modificări: materialul devine opac, iar picăturile de ulei sau apă ajunse pe el pot fi oprite din mişcare sau „repornite” – un lucru care n-a mai fost reuşit până acum. Alte materiale cu udabilitate variabilă, obţinute anterior, trec pur şi simplu de la o stare la alta, de la starea hidrofobă (resping apa) la cea hidrofilă (atrag şi reţin apa).

În afară de udabilitate şi transparenţă, cercetătorii consideră că pot regla orice altă proprietate legată de schimbarea reliefului suprafeţei, cum ar fi adezivitatea.

De asemenea, substratul elastic şi poros poate fi proiectat astfel încât să răspundă dinamic la schimbări ale temperaturii, luminii, câmpului electric şi magnetic, la semnale chimice, la modificări ale presiunii sau ale altor parameteri ai mediului.

Materialul reprezintă o variantă îmbunătăţită a produselor dintr-o clasă numită SLIPS (Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces), care au însă un substrat poros rigid. Noul material are, spre deosebire de ele, un substrat poros elastic, ceea ce oferă posibilitatea unui control mai fin al proprietăţilor sale şi o varietate mare de răspunsuri adaptative.

Asemenea materiale au potenţialul de a aduce  schimbări tehnologice semnficative în multe domenii, de la fabricarea conductelor de gaz şi petrol până la sisteme optice şi microfluidice, tehnologia construcţiilor, textile ş.a.

Sursa: Science Daily