Los nanotubos de carbono muestran una relación de amor/odio con el agua

14.11.2019

University of Pittsburgh

Una ilustración muestra el comportamiento de humectación de los nanotubos de carbono, que repelen el agua y la mantienen en su lugar.

Los nanotubos de carbono (CNT) son valiosos para una amplia variedad de aplicaciones. Hechas de láminas de grafeno enrolladas en tubos 10.000 veces más pequeños que un cabello humano, las CNTs tienen una excepcional relación resistencia-masa y excelentes propiedades térmicas y eléctricas. Estas características los hacen ideales para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo supercondensadores, interconexiones, adhesivos, atrapamiento de partículas y color estructural.

Nuevas investigaciones revelan aún más potencial para los CNTs: como revestimiento, pueden repeler y retener el agua en su lugar, una propiedad útil para aplicaciones como la impresión, la espectroscopia, el transporte de agua o la recolección de superficies. Cuando el agua cae sobre un bosque CNT, los CNTs repelen el agua y forman una esfera. Sin embargo, cuando se da la vuelta, la gota no cae al suelo, sino que se aferra a la superficie.

"A diferencia de las superficies superhidrofóbicas, en las que las gotitas se desprenden fácilmente al inclinarse, los bosques de la CNT son parahidrofóbicos, donde la gotita es repelida y atraída hacia la superficie de la CNT", explica Ziyu Zhou, autor principal del artículo y estudiante de posgrado en el Laboratorio LAMP. "Es una relación de amor-odio."

La clave de este comportamiento de humectación es el uso de los bosques de CNT que están densamente, empacados verticalmente en la superficie y la superficie inherentemente hidrófila de CNT. Los bosques tienen unas 100 micras de altura y son tan densos que hay más de 100 mil millones (1011) de CNTs en un área de 1 cm2. Alguna cantidad de agua se hunde debajo de los nanotubos de carbono y se adhiere al material hidrofílico, mientras que el resto es repelido a una esfera.

Esta investigación representa la primera observación de la parahidrofobia de los bosques de la CNT, donde la gota puede rodar a lo largo de la superficie pero no se cae cuando se da la vuelta. Otras superficies de la naturaleza, como la pelusa de melocotón o los pétalos de rosa, también presentan este comportamiento de humectación, que puede utilizarse para el transporte de líquidos, el diseño de recubrimientos de telas, la selectividad de las membranas e incluso la robótica de escalada de paredes.

Este comportamiento de humectación también podría ser utilizado como una forma de construir CNTs en varios arreglos.

"Investigaciones anteriores demostraron que los bosques de la CNT son inestables bajo la aplicación de agua, pero nosotros demostramos que las gotas de agua son, de hecho, estables en estos densos bosques de la CNT", explica Paul Leu, PhD, profesor asociado de ingeniería industrial en la Escuela de Ingeniería Swanson de la Universidad de Pittsburgh y autor en el artículo. "Este comportamiento de humectación puede ser usado para ensamblar CNTs en arreglos verticales densos, franjas superficiales y otras formas únicas que podrían ser usadas para supercapacitores, interconexiones y otras aplicaciones".

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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