Los barcos, y no los automóviles y camiones, son los grandes contaminantes de nuestro planeta en lo que se refiere a transporte. Un solo barco de los grandes arroja tantas sustancias carcinogénicas a la atmósfera como 50 millones (sí has leído bien, millones) de coches. El transporte marítimo es responsable de hasta el 30 % de los óxidos de nitrógeno que los humanos emitimos.

Para cambiar eso en los laboratorios se buscan soluciones. Unas van en la dirección de cambiar el tipo de combustible que usan y otras en disminuir el consumo de combustible, sea este el que sea. Una de las vías para esto último es reducir la resistencia que el mar opone al avance del buque.

Recubrir el casco de un barco con un material fuertemente repelente al agua podría reducir la resistencia que al desplazamiento del barco ejerce el agua. Una forma conocida de este tipo de material superhidrofóbico funciona porque tiene una superficie áspera que atrapa un cojín de aire que hace de lubricante. Pero este tipo de material aún no se ha utilizado en los buques, ni tiene visos de que lo vaya a ser próximamente, ya que la capa de aire tiende a degradarse con el tiempo hasta desaparecer.

Ahora, investigadores de la Universidad de Peking (China) han identificado ciertas condiciones en el fluido que, de cumplirse, conducirían a una capa de aire más duradera. Aunque las condiciones podrían ser muy difíciles de cumplir para los buques, no dejan de tener mucho interés para otro tipo de aplicaciones.

La corta vida de la capa de aire es una dificultad muy conocida a la hora de encontrar uso comercial para los materiales superhidrofóbicos. Por ejemplo, cuando una hoja de loto, lo más de lo más en la superhidrofobia, se sumerge por debajo de 5 m de agua, la capa de aire se difunde y desaparece en menos de 2 min.

Los investigadores consideraron una superficie superhidrofóbica con un modelo termodinámico que explica la difusión del gas entre la capa de aire atrapado y el agua circundante. Encontraron que existe un estado de equilibrio en el que la cantidad total de aire en la capa no cambia, siempre que haya una cantidad suficiente de gas disuelto en el agua.

Controlar directamente la cantidad de gas disuelto en una masa de agua es complicado en el laboratorio, no digamos ya en el mar. Pero los experimentos del equipo con hojas de loto y superficies superhidrofóbicas artificiales muestran que este control se puede lograr indirectamente en sistemas sellados ajustando la presión del agua que actúa sobre la superficie. El equipo probó su idea en una hoja de loto, demostrando que podían extender la vida útil de la capa de aire a al menos cuatro horas, la duración máxima de sus experimentos.

Estos resultados indican que en la utilización de materiales hidrofóbicos habrá que tener muy presentes la presión del agua y las condiciones de flujo.

Referencia:

Yaolei Xiang et al (2017) Ultimate Stable Underwater Superhydrophobic State Phys Rev. Lett doi: 10.1103/PhysRevLett.119.134501

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

Este texto es una colaboración del Cuaderno de Cultura Científica con Next