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Efeito Lótus | Novo material repele água e óleo

Acabamento de um carro, que não adere partículas de sujeira, pinturas de casa, que fazem pichações escorrerem, e sapatos que permanecem limpos em caminhos lamacentos – o “Fluoropore” é o material que pode tornar tudo isso possível. As gotículas de água e óleo rolam para fora desta nova classe de polímeros super-repelentes altamente fluorados. O Federal Ministry of Education and Research (BMBF) decidiu financiar o seu desenvolvimento posterior à do KIT com 2,85 milhões de euros. A investigação fundamental nesta área tem como objetivo, entre outros em fazer uso desse novo tipo de material para revestimentos de proteção universais.

O fenômeno nomeado de efeito lótus é visto principalmente em plantas como o lótus, bem em folhas de couve: Gotas de água simplesmente rolam para fora. Por algum tempo, este efeito lótus clássico foi usado tecnicamente para a produção de superfícies ásperas com propriedades químicas especiais. “No entanto, esse truque não funciona para óleos – a planta de lótus repele a água, mas não óleo”, diz Dr.-Ing. Bastian Rapp do KIT Institute of Microstructure Technology (IMT). “Superfícies de repelente a óleo precisam ter uma outra estrutura química, fluoropolímeros são necessários para esta finalidade,” explica o cientista. Fluoropolímeros são plásticos de alto desempenho com uma alta resistência ao calor e estabilidade química. Teflon, o material de revestimento anti-aderente conhecida por frigideiras, pertence a esta categoria de substâncias.

“Ao combinar as propriedades químicas dos polímeros fluorados com a espessura da planta de lótus, são obtidas superfícies, que são capazes de repelir gotas de água e óleo”, diz Rapp. Ele já conseguiu produzir tais superfícies super-repelentes com o efeito lótus 2.0 em laboratório. Na prática, no entanto, provou-se ter uma estabilidade insuficiente. Um grande problema é a sensibilidade à abrasão. Portanto, Rapp trabalha no desenvolvimento de uma nova classe de polímeros fluorados, a partir do qual a água e o óleo escorram e que são muito mais robustos na aplicação prática. Estes polímeros, chamados “Fluoropore,” possuirão o efeito lótus 2.0 em quase qualquer superfície.

O novo material "Fluoropore" repele a água (à esquerda) e óleo (à direita). Estas gotículas não aderem ou umedecem a superfície.  Crédito: KIT / Rapp

O novo material “Fluoropore” repele a água (à esquerda) e óleo (à direita). Estas gotículas não aderem ou umedecem a superfície.
Crédito: KIT / Rapp

O sucesso do projeto de Rapp

O projeto de pesquisa do jovem cientista do KIT foi recentemente um sucesso na competição NanoMatFutur para jovens cientistas lançado pelo BMBF. O projeto de Rapp “Fluoropore – chemically inert, micro- to nanoporous ‘teflon’ with an adjustable wetting behavior” teve a concessão de 2,85 milhões de euros para a criação de um jovem grupo de investigação, nos próximos quatro anos. Pela competição NanoMatFutur, o BMBF apoia jovens cientistas altamente qualificados nas áreas de pesquisa de materiais e nanotecnologia. Os fundos são concedidos a projetos de investigação fundamentais voltadas para as aplicações com elevado potencial de aplicação industrial.

Com “Fluoropore,” revestimentos protetores universais podem ser produzidos. Um exemplo é um revestimento de painéis de janelas de automóveis para impedir a água de condensação e congelação no inverno. Outros exemplos são telas de poros finos, cuja composição química e estrutura permitem a separação de misturas de óleo / água de arrefecimento utilizados como lubrificantes na indústria de processamento.

No jovem grupo de investigação chefiado pelo engenheiro mecânico Rapp, engenheiros e especialistas de química orgânica, química de materiais e tecnologia de processos trabalham no desenvolvimento do novo material. “No Instituto KIT da Microestrutura Tecnologica e sua Karlsruhe Nano Micro Facility, podemos usar uma grande variedade de métodos de análise e estruturação para o nosso trabalho, por exemplo, a força de varredura e microscópios eletrônicos de varredura,” Rapp enfatiza.

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Escrito por Equipe de Redação Ciências e Tecnologia

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