Hidrofobicitat: un efecte a nanoescala

Docent 

     Virginia Funes

Centre educatiu

       INS Serrallarga, Blanes

Any de presentació a Ciència entre tots

2022

Llistat de material necessari

• Gots de precipitats de 50mL i de 500mL,
• un flascó de 250 mL amb aigua
• comptagotes
• vareta de vidre
• espàtula
• pols de la planta licopodi (Licopodium clavatum)
• ulla de col
• moneda de coure
• moneda de ferro
• peça petita de fusta (sense tractar), làmina de plàstic
• peça de vidre
• spray Nanopro de Camper
• sorra hidrobòbica.

Com ho fem?

Diferència entre materials hidrofòbics i hidrofílics:
Afegiu aigua en el vas de 50 mL i, amb ajuda del comptagotes, col·loqueu una gota d'aigua sobre cada una de les superfícies de les que disposeu (fulla de col, coure, ferro, fusta, plàstic i vidre) i observeu detalladament la forma de la gota. Fixeu-vos en què unes gotes són més esfèriques que d'altres!
Si ara voleu convertir algun d'aquests materials en hidrobòbics, només heu de ruixar spray Nanpro per la superfície a tractar i veure com varia l'esfericitat de la gota!

Experiències divertides amb materials superhidròbics:
En un got petit amb una mica de sorra hidrofòbica, afegiu unes quantes gotes d'aigua i observeu què passa quan cada gota impacta sobre la superfície. Sembla que rebotin! Ara ompliu un got gran amb aigua i afegiu-hi sorra hidrobòbica: podeu crear formes divertides, ja que la sorra no es mulla!
En un got de precipitats gran, afegiu uns 200 mL d'aigua i després cobriu tota la superfície amb pols de licopodi (un gruixut d'un dit aproximadament) . Intenta ara atravessar la superfície coberta per la pols vegetal amb la mà per intentar tocar l'aigua! No et mulles la mà, oi?

Què observem?

Comparant l'esfericitat de cada gota podem ordenar els materials de més hidrofòbic (on la superfície gairebé no es mulla) a més hidrofílic (es mullen amb facilitat). Si observeu que la gota té un angle respecte de la superfície de més petita de 90º, podem confirmar que la gota mulla la superfície i que, per tant, el material seria hidrofílic. Per angles majors de 90º, es considera que la gota no mulla la superfície i que el material és hidrofòbic. Modificant l'estructura de la superfície es poden crear materials superhidrofòbics que siguin impossibles de mullar!
Amb l'ús de la nanotecnologia podem treballar a una escala molt petita (1-100 nm) i estudiar l'estructura dels sistemes biològics, com per exemple la flor de lotus o de licopodi. D'aquesta manera, es podria dissenyar una estructura similar i obtenir un material superhidrofòbic! Si observèssim les espores de licopodi per un microscopi electrònic, veuríem que la seva superfície seria com molt rugosa i que la gota d'aigua no podria arribar a tots els punts de la superfície. Seria, per tant, una superfície molt difícil de mullar degut al fenomen de la superhidrofobicitat.

Paraules clau

Hidrofobicitat, efecte lotus, Nanotecnologia

Grau de dificultat

Fàcil

Durada de l'experiència

10 minuts

La podem reproduir utilitzant materials casolans/quotidians i no perillosos?

Sí

Bibliografia o webs relacionades

http://nanoeduca.cat/es/inicio/

https://www.atriainnovation.com/conoceis-el-efecto-loto/?msclkid=9628952eb66b11eca90648fb2de6718a