12/11/2018 - Uso de tecnología láser para producir materiales y superficies que repelan la suciedad

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El uso de materiales de recubrimiento que imitan a la planta de loto, cuyas hojas tienen propiedades autolimpiantes, es cada vez más común en toda una serie de campos, desde la industria hasta la medicina. Cuando el agua cae sobre las hojas de la planta de loto, esta forma unas gotitas que, al resbalar, arrastran consigo polvo y suciedad gracias a la compleja estructura microscópica y nanoscópica de la superficie de las hojas.

Un equipo de investigadores ha ideado un método inspirado en el efecto loto que utiliza láseres para grabar patrones de filigrana directamente en superficies metálicas, este nuevo método de procesamiento de materiales permitirá producir superficies texturizadas que repelen la suciedad y el agua.

El doctor Tim Kunze resumió el proceso en una nota de prensa publicada por Instituto Fraunhofer de Tecnología de Materiales y Haces (IWS) como sigue: «Con nuestro proceso, queremos prevenir cualquier tipo de contaminación en las superficies de las aeronaves». No obstante, añadió que «también sería un éxito si al menos pudiéramos reducirla de manera sustancial».
 

Efecto loto

En la misma nota de prensa se explica que los ingenieros han utilizado una técnica de litografía por interferencia láser directa (DLIP, por sus siglas en inglés). Esta implica el uso de sistemas ópticos especiales para dividir un único haz de láser en varios haces parciales que se recombinan en la superficie metálica a estructurar, lo que permite crear patrones de luz precisos y controlables. «Si el patrón de interferencia se enfoca en una lámina de titanio, el haz de láser de alta intensidad derrite y elimina el material en las áreas brillantes, mientras que deja el material intacto en las áreas oscuras».

El equipo observó que estos patrones se asemejan a las salas de columnas o los techos de hierro corrugado. «Las distancias entre las columnas pueden fijarse entre 150 nanómetros (millonésimas de milímetro) y 30 micrómetros (milésimas de milímetro)». Esto crea una superficie en la que las gotitas de agua no disponen de agarre suficiente. Como resultado, ruedan o resbalan en vez de extenderse para formar una película, de forma parecida al efecto loto observado en la naturaleza.

Estas superficies hidrófobas o superhidrófobas también son producidas por otras tecnologías, tal y como se explica en la nota de prensa. «Hoy en día, la mayoría de los materiales de recubrimiento similares a la estructura de las hojas de la planta de loto empleados en láminas de metal, vidrios o accesorios de baño siguen produciéndose mediante procesos especiales. La principal ventaja de estos métodos de recubrimiento es que permiten tratar superficies grandes. Con todo, los materiales de recubrimiento envejecen con el tiempo, pueden dañarse fácilmente y cumplen parcialmente con las nuevas normativas medioambientales de la Unión Europea que están entrando en vigor». Los científicos destacan que las estructuras producidas empleando la técnica DLIP pueden durar años sin plantear problemas medioambientales.

Además de las pruebas de vuelo de los materiales de recubrimiento estructurados con láser en el ala de un avión, el equipo está estudiando asimismo otros usos para sus nanoestructuras similares a las hojas de la planta de loto. Los investigadores advierten de que la tecnología podría utilizarse para luchar contra la falsificación o para mejorar la biocompatibilidad de implantes quirúrgicos, como los utilizados en odontología.
 

Proyecto LASER4FUN

Este proyecto, financiado con fondos europeos, se ha denominado LASER4FUN (EUROPEAN ESRs NETWORK ON SHORT PULSED LASER MICRO/NANOSTRUCTURING OF SURFACES), y tiene como objetivo principal “estructurar superficies incrustando propiedades para aplicaciones industriales”

Para más información:

Sitio web del proyecto LASER4FUN

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Servicio de Información Comunitario sobre Investigación y Desarrollo

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