Copiar microestructures de la superfície d'éssers vius per millorar els materials

El projecte europeu LiNaBioFluid ha estudiat les microestructures que confereixen qualitats a animals i plantes, i que es poden imitar mitjançant processat per làser per superar problemes tecnològics. Part dels resultats s'aplicaran en un altre projecte, BioProMarL, que imitarà les propietats de plantes per protegir superfícies de pedra natural.

La flor de lotus té propietats hidrofòbiques com a conseqüència de la seva estructura, Gràcies a la morfologia de la seva pell, alguns llangardaixos de zones extremadament seques capten la rosada sobre el seu cos i la canalitzen cap a la boca per poder beure. És una solució sorprenentment eficaç que ha sorgit mitjançant evolució natural per sobreviure en situacions extremes. Un altre exemple és l'adherència de les extremitats de llangardaixos i sargantanes, el que els permet caminar per parets i sostres. O alguns insectes de cos pla, que tenen una alta humectabilitat gràcies a uns capil·lars que dispersen l'aigua sobre les àrees planes del cos (raó per la qual s'enfosqueixen quan plou).

La biomimètica és la ciència que intenta copiar la natura per solucionar problemes tecnològics. És el que han fet els científics del projecte europeu LiNaBioFluid, amb participació de l'Institut d'Òptica del CSIC. Finançat amb més de 3 milions d'euros per la UE, en el projecte han participat set institucions de recerca de Grècia, Alemanya, Espanya i Àustria. Han estudiat la superfície de la pell de rèptils, de fulles de plantes o d'insectes, i com imitar aquestes morfologies mitjançant processat per làser sobre diferents materials.

Patent de metalls altament lubricats

Així, la morfologia que li dóna aquesta capacitat 'hiperfluent' a la pell del llangardaix, "pot servir per aconseguir que l'oli es distribueixi millor sobre una superfície i obtenir així dispositius altament lubricats amb molt poc oli", explica Jan Siegel, científic del CSIC.

"Canviant la morfologia de la superfície d'un material també es pot obtenir un canvi d'altres propietats, com de color, adherència, fricció, i conductivitat elèctrica. Les aplicacions tecnològiques són immenses, trobant-se en àrees tan diverses com enginyeria mecànica, òptica, biologia, medicina i electrònica".

Jan Siegel és membre del grup de Processament per Làser de l'Institut d'Òptica del CSIC. Aquest equip ha estudiat com esculpir amb làser aquestes micromorfologies sobre diferents materials: metalls, semiconductors, polímers o fins i tot pedra natural.

Un primer resultat és una patent, cotitularitat del CSIC i de Fundació per a la investigació i la Tecnologia de Grècia (FORTH en les seves sigles en anglès). Es tracta d'un procés per obtenir una micromorfologia en acer que uneix la capacitat "hiperfluent" d'alguns llangardaixos amb la gran humectabilitat dels insectes de cos pla. El resultat és una superfície amb molt baixa fricció, que augmenta la humectabilitat i la distribució del lubricant, i incrementa en un 92% la retenció de l'oli, fins i tot quan el material és sotmès a una centrifugació de 3000 rpm durant dues hores.

Nou projecte per millorar la pedra natural

Ara, els científics han iniciat un nou projecte amb la companyia Llevantina, fabricant de pedra natural. L'objectiu és traslladar al marbre propietats que posseeixen dues espècies de plantes, la Nelumbo nucifera, o flor de lotus, i la Nepenthes alatasus, una planta carnívora.

La primera té propietats hidrofòbiques com a conseqüència de la seva estructura, en forma de micropilars, els quals, al seu torn, tenen una complexa nanoestructura. La segona es caracteritza per una baixa adhesió a la superfície. Totes dues són propietats que es pretén aplicar en el projecte per obtenir una superfície de pedra que repel·leixi agents externs potencialment nocius. D'aquesta manera es podria augmentar la durabilitat del material i evitar l'ús de segelladors o tenir fins i tot de substituir les peces.

"Esperem augmentar la vida útil dels productes de pedra natural i que els segelladors, que sovint són químicament agressius, es puguin reemplaçar mitjançant morfologies de superfície funcionals intel·ligents. Això contribuirà a la sostenibilitat ambiental", explica Jan Siegel.

El projecte BioProMarL està finançat per la Comissió Europea amb 100.000 euros fins a 2021 mitjançant el programa FET (Future and Emerging Technologies), que està enfocat a projectes per a la creació de tecnologies disruptives.

Contacte:

Patricia Thomas Vielma
Vicepresidencia Adjunta de Transferencia
del Conocimiento CSIC
Tel.: +34 91 568 18 25
Correo-e: Aquesta adreça de correu-e està protegida dels robots de spam.Necessites Javascript habilitat per veure-la.
Aquesta adreça de correu-e està protegida dels robots de spam.Necessites Javascript habilitat per veure-la.