Material Hidrófobo: ¿Qué es? ¿Por qué es tan útil? 🧺💧

¿Qué es un compuesto hidrófobo?

La hidrofobia es lo contrario a la hidrofilia, que proviene del griego ὕδωρ/hydor/ «hydros» agua, ιλος/ phílos – loving) y significa: amante del agua.

En otras palabras, se trata de sustancias que atraen el agua.

Por lo tanto, cuando se habla de una superficie hidrófila, se hace referencia a un sólido de una alta energía superficial por donde una gota de agua se extiende o se resbala.

Si nos atenemos estrictamente a la raíz griega de la combinación de las palabras hydrós y fobos, el significado literal es horror al agua.

material hidrófoboEn consecuencia, en disciplinas como la Física y la Química este concepto alude a aquellas sustancias que son repelidas por el agua, que jamás pueden mezclarse. Tal es el caso de los aceites, probablemente las más conocidas del planeta con esta propiedad repelente al agua.

Siempre que se eche agua sobre una superficie con recubrimiento hidrofóbico, se formarán gotas de contacto bastante grandes, porque está compuesta de moléculas no polares, insolubles, que no son capaces de disolverse en el agua,

Pero es necesario conseguir un ángulo con la mayor inclinación posible, a fin de que la gota se aleja al máximo de la superficie que trata de invadir.

Un ángulo de contacto ubicado entre 90 a 150 grados, es maravilloso para conseguir propiedades ultrahidrofóbicas que espanten el agua.

Lo contrario ocurre en caso de que la superficie tenga un recubrimiento hidrofílico, porque permite que la superficie se moje, ya que el agua es atraída. En este caso, el llamado ángulo de contacto es bajo.

Existe una humectabilidad alta o elevada que se recubre con una fina capa hidrofílica.

¿Qué sustancias lo componen?

Existen varias  técnicas muy difundidas en la actualidad, que permiten crear superficies hidrofóbicas o hidrofílicas.

Por ejemplo:
La tecnología de plasma es capaz de inyectar monómeros o moléculas de pequeña masa molecular, dentro de un plasma y recubrir distintas superficies con finas capas de diversas propiedades.

De esta manera, se logran superficies que repelen o atraen el agua, es decir, superficies hidrofóbicas o hidrofílicas.

materiales hidrófobos flor de lotoEl mercado está lleno de superficies hidrofóbicas formadas por compuestos químicos. Pero cabe destacar que los recubrimientos hidrofóbicos no son polares. Por eso repelen el agua, mientras que los hidrofílicos sí lo son.

Pero científicos adscritos a la Universidad de Rochester lograron dibujar patrones microscópicos con ayuda de la tecnología láser, en superficies metálicas donde crearon una propiedad superior, denominada superhidrofobia, la cual consiste en repeler el agua de forma muy potente y resistente al paso del tiempo.

Otra ventaja de esta nueva propiedad denominada superhidrofobia es que no necesita de inclinación alguna para el agua.

No obstante, las investigaciones en este centro de conocimiento siguen avanzando, a fin de aprovechar esta técnica en nuevos materiales de uso industrial.

Esta condición –según ha explicado el grupo investigador en distintas entrevistas- se basa en el llamado Efecto de loto, detectada tras la observación microscópica de  las propiedades naturales hidrofóbicas de las hojas de Flor de loto,  que contienen sustancias no polares, tales como grasas y aceites que crean una superficie muy rugosa, hasta áspera, conocida también con el nombre de Efecto faquir.

¿Sabías qué...?
La Flor de Loto por eso no se ensucia, sus hojas siempre están limpias, aun en condiciones extremas donde abunda el fango o en regiones pantanosas.

Aunque a mediados de los años 90 fue patentado el llamado principio de “efecto loto” por Wilhelm Barthlott, quien aplicó la nanotecnología para crear superficies hidrofóbicas, hoy en día se busca la obtención de material super repelentes al agua, gracias a la creación de la superficie superhidrofóbica ideal, que sigue en proceso de investigación y perfeccionamiento.

¿Qué significa que una molécula sea hidrofílica?

Una molécula hidrofílica o polar es aquella capaz de disolverse en el agua, es soluble, puede mezclarse fácilmente.

Se trata de moléculas que tienen tendencia a interactuar con el agua, de disolverse en ella o en otra sustancia polar. Forman puentes de hidrógeno y están polarizadas.

¿Qué aplicaciones prácticas pueden tener estos materiales?

Una de las aplicaciones ideales de estas superficies hidrofóbicas, es altamente conveniente en paneles solares expuestos, como se sabe, a la intemperie. Con esta tecnología pueden fabricarse paneles que  no se ensucien o que sean autolimpiantes cuando se desaten lluvias. 

Los paneles solares, lógicamente, deben estar siempre secos para que funcionen muy bien y puedan procesar bien la energía solar.

También se puede aplicar a bañeras, duchas e inodoros, para que no queden marcas de agua que dañen la superficie.

¿Sabías qué...?
Pero quizá la mejor aplicación tenga que ver con la industria aeronáutica, en aviones comerciales y militares.

Ya que hasta las alas de los aviones pueden fabricarse con materiales hidrofóbicos, así como otras piezas claves, a fin de que puedan ser inmunes a la formación de hielo en temperaturas muy bajas o extremas.

Igualmente,  se aplica a cristales autolimpiantes,  de modo que cuando el agua entra en contacto con una película hidrofóbica, resbala automáticamente, garantizándose así una visibilidad perfecta.

Por ejemplo:
En el ámbito sanitario o de la salud, estas superficies repelentes al agua son indispensables en centros clínicos, porque con esta propiedad se impide la creación de bacterias en superficies siempre húmedas, como por ejemplo, retretes.

paneles fotovoltaicosTambién en instrumental quirúrgico se aplica esta propiedad sobre materiales que deben estar libres de bacterias, muy limpios.

Otras aplicaciones más especializadas de esta propiedad hidrofóbica se vinculan a la industria electrónica, la metalmecánica, el vidrio y hasta materiales cerámicos.

Finamente, la industria textil la aplica en la elaboración de algodones especiales que son repelentes al agua y pueden usarse con más comodidad en otoño e invierno.

Ejemplos de materiales hidrófobos

planta capuchinaAunque hasta hace poco tiempo se creía que la superficie Flor de Loto era la perfección impermeable, resulta que un grupo de expertos ingenieros de origen estadounidense  crearon un compuesto aún mucho más resistente,  inspirado en las características asombrosas de las alas de mariposa y las hojas de la planta Capuchina, una trepadora de hojas abroqueladas que abunda mucho en Perú.

Dicho material, conserva la ropa totalmente seca y previene la formación de hielo en motores de los aviones.

Este estudio, realizado en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) precisó de mucha paciencia para realizar una superficie hecha de silicio con minúsculas ranuras que hacen rebotar de manera impactante al agua, la cual corre con muchísima más rapidez, lográndose valores estimados en un rebote con un incremento de hasta un 40% en efectividad, que lo alcanzado hasta el momento.

Estas ranuras imitan las descubiertas en las alas de las mariposas Morpho, así como las venas de las hojas de la planta Capuchina.

Con este descubrimiento, se espera consolidar una nueva era en el uso de superficies aún más resistentes que sean aplicables a productos de variada gama, tales como telas, abrigos impermeables, cables de electricidad, aviones, tiendas de campaña, hasta turbinas generadoras de energía eólica y paneles solares.

Lo cierto del caso es que la naturaleza sigue siendo la mejor fuente de inspiración científica.

 

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Mi nombre es Roberto Espinosa. Dispongo de varias páginas webs sobre temas que me gustan. Intento escribir artículos sobre ecología, medio ambiente y energías renovables.

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