Superfici idrorepellenti potenziate grazie allo studio degli insetti

1 anno fa

Le zanzare sono solo fastidiose? No, a guardarle bene negli occhi possiamo imparare come costruire materiali più idrorepellenti.

Ma voi avete mai guardato negli occhi una zanzara? Io personalmente no, ma invece alcuni ricercatori di Penn State l’hanno fatto e ad altissima definizione: hanno dettagliato una nanostruttura (ossia la struttura con la definizione di un miliardesimo di metro) che può essere utilizzata per progettare rivestimenti idrorepellenti più forti e più resistenti e che non era mai stata caratterizzata.

Con una maggiore capacità di respingere le goccioline, questo design potrebbe essere applicato ai dispositivi di protezione individuale (DPI) per resistere meglio a goccioline infetta da virus, ma ci possono essere anche altre applicazioni.

Negli ultimi decenni, le superfici idrorepellenti progettate in modo convenzionale sono state generalmente ispirate da piante, tra cui occupano un posto importante le foglie di loto.

Ha dichiarato Lin Wang, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Scienza dei Materiali e Ingegneria di Penn State e autore principale dell’articolo.

Le teorie dell’ingegneria classica hanno utilizzato questo approccio per creare superfici superidrofobiche o idrorepellenti.

Tradizionalmente le superfici idrorepellenti sono fabbricate con trame tecnicamente chiamate a bassa frazione solida e sono tali da mantenere uno strato d’aria estremamente sottile tra goccia e superficie come succede in un tavolo da air hockey.

Il ragionamento è intuitivo: se la goccia o l’oggetto galleggia sull’aria, non si incastrerà in superficie.

Ha dichiarato Tak-Sing Wong, professore associato di ingegneria meccanica e biomedica e Consigliere di Wang.

Poiché funziona in modo efficace, i rivestimenti artificiali tendono a imitare questa conformazione.

Tuttavia, questo lavoro descrive un approccio completamente diverso.

Durante l’esame di superfici come l’occhio di una zanzara o l’ala di una cicala sotto microscopi elettronici ad alta risoluzione, Wang ha scoperto che i peli nanoscopici su tali superfici sono più densi e costituiti, contrariamente a quanto avviene nelle piante, da trame ad alta frazione solida.

Immagina di avere un’alta densità di queste nanostrutture su una superficie: potrebbe essere possibile così mantenere la stabilità dello strato d’aria da forze di impatto più elevate.

Ha affermato Wang

Ciò potrebbe anche significare che le strutture più densamente impacchettate potrebbero essere in grado di respingere il liquido che si sta muovendo a una velocità superiore, come le gocce di pioggia, caratteristica fondamentale per la sopravvivenza di un insetto che deve respingere le goccioline di acqua.

Per queste superfici ottimizzate dagli insetti, respingere le goccioline d’acqua è una questione di vita o di morte. La forza d’impatto delle gocce di pioggia è sufficiente per trasportarle a terra e ucciderle. Quindi, è davvero importante che rimangano asciutti e abbiamo capito come.

I ricercatori sperano ora di applicare questo principio osservato in natura alla progettazione di rivestimenti idrorepellenti di prossima generazione. Le applicazioni sono davvero molteplici e spaziano dai piccoli veicoli robotici volanti, agli aerei di linea commerciali, fino alle mascherine.