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jan 8

O efeito Lótus

    O efeito Lótus foi tema de uma prática publicada no Olhar Nano, onde mostramos como preparar uma monocamada orgânica hidrofóbica sobre uma superfície de prata e assim visualizar o efeito Lótus. Nesse artigo discutiremos sobre as vantagens que as plantas obtém ao utilizar esse efeito e algumas aplicações tecnológicas.

    A planta de Lotus (Nelumbo nucifera) é uma planta nativa da Ásia, que tem a propriedade distinta de manter suas folhas particularmente limpas, mesmo que o seu habitat natural seja sujo e empoeirado. Para manter suas folhas limpas, a planta Lotus desenvolveu folhas com a característica notável de repelir a água totalmente; em outras palavras, suas folhas são hidrofóbicas (Do grego, Hidro = água, Fobos = medo).

     Gotículas de água sobre a folha de lótus aparecem como pontos esféricos (Figura 1).

 

Figura 1. Gota de água sobre folhas de Lótus

 

    Quando água entra em contato com a folha de lótus, o líquido escorre pela folha, e ao fazê-lo arrasta a sujeira. O resultado é que a folha Lotus permanece seca e limpa (Figura 2)

 

Figura 2. Efeito autolimpante dos materiais que exibem o efeito Lótus

 

    Esse efeito "autolimpante" foi batizado de Efeito Lótus em função de ser observado com grande nitidez nas folhas da Lótus. O mesmo efeito é observado em Nasturtium.

     O efeito Lótus também é chamado de "superhidrofobicidade". 

    Uma forma de quantificar a hidrofobicidade de uma superfície é através de um goniômetro, que mede o ângulo de contato estático de uma gota de um líquido com uma superfície em estudo (Figura 3), fator esse associado a parâmetros termodinâmicos: 

 

 

Figura 3. Medida do ângulo de contato entre uma gota de água e a superfície estudada. O ângulo pode ser determinado com auxílio de um goniômetro.

 

    Quanto maior o valor desse ângulo, menos susceptível à interação (E, portanto, ao contato) com água é a superfície. Em outras palavras, quanto maior o ângulo de contato estático de um material, menos "molhável"ele é. Para termos uma idéia, uma superfície pe considerada hidrofílica quando possui ângulos de contato estático até 50°; intermediária quando o ângulo varia entre 50° e 90° e hidrofóbico acima disso. Materiais que possuem um ângulo de contato estático superior a 140° são chamados superhidrofóbicos. Um resumo pode ser visualizado na Tabela 1

 

Tabela 1. Classificação dos materias em função do ângulo de contato

 

    Em geral, a superhidrofobicidade é obtida com nanomateriais organizados na superfície, em virtude de sua área de contato imensa. Análises realizadas através de microscopia eletrônica de varredura em folhas que apresentam o efeito Lotus revelam a presença de nanocristais de cera na superfície das folhas. Estes cristais fornecem uma camada repelente de água, que é reforçada pela rugosidade da superfície, tornando-se uma superfície super-hidrofóbica, com um ângulo de contato de cerca de 150°.

     Gotículas de água a interface com a folha estão em contato com uma grande fração de ar. Isto força a água a escorrer. A Figura 4 mostra a ampliação progressiva de uma folha Nasturium, evidenciando os já comentados nanocristais de cera superficiais.
 

               Figura 4. Micrografia de uma folha de Nasturiom, evidenciando nanocristais de cera na superfície

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    O efeito Lotus tem sido uma inspiração para vários materiais inovadores, tais como tintas, revestimentos e tecidos. Algumas dessas aplicações tecnológicas decorrentes da observação do efeito Lótus são:

 

  •  Revestimentos ambientalmente corretos: tintas, vernizes e materiais de revestimento utilizados em construção podem ser projetados para apresentarem o efeito Lótus através de técnicas nanotecnológicas; dessa forma, é possível obter fachadas residenciais e comerciais, louças sanitárias, tapetes, janelas e veículos autolimpantes, dispensando (Ou reduzindo) a necessidade de lavagem, contribuindo para economia de água e redução da utilização de detergentes nos processos de limpeza, fatores de grande importância sob o ponto de vista ambiental.

 

  •  Células solares autolimpantes: Um dos problemas com a tecnologia de painéis solares é que eles são mantidos ao ar livre e, portanto, propenso a acumularem muito sujeira. Esta camada de sujeira impede que toda  aluz solar atinja a superfície das células solares e, portanto, reduz sua eficiência e tempo de vida. Revestir o painel solar com uma camada hidrofóbica mantém o painel consideravelmente mais limpo. Por causa da rugosidade da nanosuperfície, o revestimento é transparente à luz Ultravioleta, de forma que o funcionamento do dispositivo não é prejudicado. O revestimento hidrofóbico também é durável, o que melhora ainda mais o tempo d evida útil do painel solar.


 

  • Nano-Tex ®: este é um tecido que é projetado para imitar a folha de lótus. As fibras do produtos contêm um grande número de pequenas "pinos", ou "bigodes" em sua superfície. Portanto, o tecido não contém um revestimento de superfície (que poderia ser removido por lavagem, ou sudorese), mas as fibras são nanoestruturadas para apresentar o efeito Lótus (Veja Figura 5).

 

Figura 5. Nano-Tex ®, um tecido nanoestruturado que apresenta o efeito Lótus

 

    REFERÊNCIAS

  • http://nanoyou.eu/
  • Superhydrofobic Perpendicular Nanopin Film by the Bottom-Up Process. Eiji Hosono, Shinobu Fujihara, Itaru Honma and Haoshen Zhou. J. Am. Chem.Soc; 2005;127(39),p.13458-9

  • Y.T. Cheng, D.E. Rodak, C.A.Wong, C.A. Hayden. Effects of micro and nano-structures on the self-cleaning bahavior of lotus leaves. Nanotechnology (2006), 17:p.1359-62

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