Repelentes de agua
Introducción
El efecto loto se refiere a las propiedades de autolimpieza que son el resultado de muy alta repelencia al agua (superhidrófobo), según lo exhibido por las hojas de la flor de loto (Nelumbo).[1]
Las partículas de suciedad son recogidas por gotas de agua debido a la micro y nanoscópica arquitectura en la superficie, lo que minimiza la adhesión de la gotita a esa superficie.
Propiedades de superhidrofobicidad y autolimpiantes también se encuentran en otras plantas, comoTropaeolum (nasturtium), Opuntia, Alchemilla, caña, y también en las alas de algunos insectos.[2].
El fenómeno de la superhidrofobicidad fue estudiado por primera vez por Dettre y Johnson en 1964[3] utilizando superficies hidrofóbicas en bruto. Su trabajo desarrolló un modelo teórico basado en los experimentos con perlas de vidrio recubiertas con telómero parafina o PTFE. La propiedad de autolimpieza de las superficies nanoestructuradas micro superhidrófobas fue estudiado por los botánicos alemanes Barthlott y Ehler en 1977,[4] quienes describieron las propiedades superhidrófobas como autolimpiantes y describieron por primera vez el "efecto loto". Algunos materiales superhidrófobos, como el perfluoroalquilo y el perfluoropolieter, fueron desarrollados por Brown en 1986 para el manejo de fluidos químicos y biológicos.[5] Otras aplicaciones biotecnológicas han surgido desde los años 1990.[6][7][8][9][10].
Principio de funcionamiento
Debido a su alta tensión superficial, las gotas de agua tienden a minimizar su superficie por tratar de lograr una forma esférica. En contacto con una superficie, las fuerzas de adhesión resultan en humectantes de la superficie. Cualquier humectación completa o incompleta puede ocurrir dependiendo de la estructura de la superficie y la tensión de fluido de la gotita.[11]
La causa de las propiedades autolimpiantes es el repelente al agua de la doble estructura hidrófoba de la superficie.[12] Esto permite que el área de contacto y la fuerza de adhesión entre la superficie y las gotas se reduzcan significativamente resultando en un proceso de autolimpieza.[13][14][15]
Esta doble estructura jerárquica se formó a partir de una epidermis característica (la capa más externa llamada la cutícula) y las ceras que cubren. La epidermis de la planta de loto posee papilas con 10 a 20 micras de altura y de 10 a 15 micras de anchura en la que se imponen las denominadas ceras epicuticulares. Estas ceras superpuestas son hidrófobas y forman la segunda capa de la doble estructura.