Il materiale più idrorepellente di sempre

Più rapido degli altri nel respingere l'acqua, oltre che più asciutto, pulito e resistente alla formazione di ghiaccio. È il materiale idrorepellente realizzato negli Stati Uniti dalla Boston University e dal Mit (Massachusetts Institute of Technology), che rispetto a tessuti simili riduce di circa il 40% il tempo di contatto delle gocce d'acqua. Tra le applicazioni possibili ci sono superfici in grado di prevenire la formazione di ghiaccio nel caso di piogge gelide. Lo studio in cui i ricercatori ne spiegano il funzionamento è stato pubblicato su Nature.

In generale, spiegano i ricercatori, quando si vuole produrre un tessuto idrorepellente, per abbreviare l'estensione della goccia d'acqua sul tessuto bisogna ridurre il 'tempo di contatto', un parametro che dipende dalla massa della goccia stessa, dalle interazioni dinamiche tra questa e la superficie e da meccanismi di dissipazione dell'energia.

L'approccio convenzionale per farlo consiste nel limitare al minimo queste interazioni: anche in assenza di esse, però, le proprietà idrodinamiche della goccia impongono un valore minimo per questo intervallo di tempo. «Qui dimostriamo che è possibile ridurre il tempo di contatto al di sotto di questo limite teorico realizzando superfici con una particolare morfologia» spiegano gli autori dello studio.

Finora si pensava che il tempo di contatto fosse minimo nel caso in cui la goccia schizzasse con una forma regolare, simile a quella di un pancake. Al contrario, filmando la dinamica con telecamere ad alta velocità, Kripa Varanasi e i suoi colleghi hanno mostrato che tale tempo è più breve se la goccia assume una forma irregolare.

I ricercatori hanno prodotto una superficie che repelle fortemente i liquidi (superidrofobica), su cui hanno aggiunto una trama macroscopica, stampata in rilievo, costituita da vene dell'ordine di 0,1 millimetro a intervalli regolari. Tale struttura è in grado di cambiare la dinamica del liquido, che, venendo incanalato, non si espande troppo sulla superficie e si ritira rapidamente. Come si può osservare nel video (vedi sotto), dopo l'impatto con la superficie, la goccia si allunga, per poi ritrarsi in una forma irregolare – al contrario di quanto avviene su tessuti che non posseggono questa trama - e rimbalzare, allontanandosi dalla superficie. Il tutto avviene in maniera molto rapida, con una riduzione del tempo di contatto, rispetto agli altri materiali, da 12,4 a soli 7,8 millisecondi.

Nello studio, i ricercatori si sono probabilmente ispirati al mondo naturale, nel quale hanno rintracciato queste particolari proprietà: entrambe le ali della farfalla Morfo blu (Morpho Menelaus) e le foglie della pianta di nasturzio (Tropaeolum majus) possiedono delle creste superidrofobiche multiple, molto simili alla macrostruttura della superficie oggetto dello studio. Anche in questi esemplari, le gocce rimbalzano in maniera asimmetrica e il tempo di contatto complessivo è molto più breve rispetto al caso di superfici lisce, come quelle della foglia di loto, considerata un modello di superficie superidrofobica.

Il materiale prodotto in questo studio, ancora più idrorepellente di quelli attualmente in uso, potrebbe essere impiegato, per esempio, nella costruzione di rivestimenti che evitano la formazione di ghiaccio sulle ali degli aerei.

Riferimenti: Nature doi:10.1038/nature12740

Viola Rita

Galileo, Giornale di Scienza

22 Novembre 2013

Credits immagine: Adam Paxson, Kyle Hounsell, Jim Bales, James Bird, Kripa Varanasi

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