Las sustancias hidrofóbicas, aquellas que repelen el agua, desempeñan un papel fundamental en el desarrollo de nuevos materiales con propiedades mejoradas. Prueba de ello es que en la última década ha habido multitud de estudios destinados a su investigación. En este artículo, te explicamos qué es un material hidrofóbico y cuáles son sus aplicaciones industriales.
¿Qué son las sustancias hidrofóbicas?
Los materiales hidrofóbicos son aquellos que se basan en el concepto químico de la hidrofobicidad, es decir, la capacidad de la sustancia para repeler el agua.
La hidrofobia es un término derivado del griego «hydro», que significa agua, y «phobos», que significa miedo. Las sustancias hidrofóbicas están compuestas por moléculas no polares que repelen las masas de agua y atraen a otras moléculas neutras y a los disolventes no polares.
Ejemplos de estas moléculas son los alcanos, los aceites y las grasas en general.
Las gotas de agua en las superficies hidrofóbicas tienen una forma característica a la que se denomina efecto loto, por la apariencia que presenta el agua en una hoja de loto.
Este tipo de superficies que se dan en la naturaleza, como las alas de las mariposas o las plumas de los patos, que se utilizan como referencia para la creación e innovación en materiales hidrofóbicos.
Para entender el comportamiento de una superficie frente al agua, hay que medir su ángulo de contacto, que proporcionará información sobre la energía de interacción entre la superficie y el líquido. Las sustancias hidrofóbicas se caracterizan por tener un ángulo de contacto con el agua superior a 90º. No obstante, también existen materiales superhidrófobos, que poseen ángulos superiores a 150º y cuyas las superficies se resisten a ser mojadas.
Aplicaciones y usos del material hidrofóbico
Cuando el aceite o las grasas se mezclan con el agua, se forman dos capas distintas que serán inmiscibles entre sí, dado que el agua es polar y las grasas no lo son. Algunas de las aplicaciones más conocidas de las sustancias hidrofóbicas tienen que ver con este fenómeno.
Por ejemplo, los procesos encargados de la eliminación de las grasas de las soluciones acuosas, la gestión de los vertidos de aceite y la separación química de los elementos polares y no polares.
No obstante, las sustancias hidrofóbicas desempeñan muchas otras funciones esenciales de tipo industrial. En este sentido, los revestimientos superhidrofóbicos se utilizan en todos los sectores, desde el de la automoción, el comercial, el aeroespacial, el de las energías alternativas, la construcción, el tecnológico y hasta para el desarrollo de nuevos materiales del futuro.
Las sustancias hidrofóbicas y superhidrofóbicas se pueden diseñar mediante muchos métodos de fabricación, como el ensamblaje capa a capa, el proceso láser, el método de inmersión en solución, las técnicas de sol-gel, el grabado químico y el método de Hummers.
Y es que, la utilidad de esta propiedad es realmente significativa. Por ejemplo, existe una gran variedad de revestimientos hidrofóbicos que mejoran el rendimiento y la vida útil de los materiales.
Algunos de los usos industriales de los materiales hidrofóbicos son:
- Eliminación del petróleo de las soluciones acuosas.
- Eliminación del aceite de las soluciones acuosas aplicados a plásticos, cerámicas y mallas.
- Fuerte efecto de autolimpieza y creación de nuevos materiales mediante la modificación de las superficies en plásticos, tuberías de calor, metales, textiles, vidrio, pinturas y componentes electrónicos.
- Mejora del comportamiento anticongelante de las tuberías de calor.
- Funciona como una capa protectora frente al agua y el polvo en productos electrónicos.
- Cumple una función esencial en el tratamiento de aguas
- Aplicaciones de transferencia de calor.
- Mejora de la funcionalidad de los dispositivos biomédicos, etc.
Ventajas y propiedades de las sustancias hidrofóbicas
El empleo de la hidrofobia genera muchas ventajas.
Los hidrófobos suelen ser materiales de superficie de baja energía que resisten la humectación y tienen una mayor resistencia a la corrosión.
Estas sustancias se utilizan para mejorar los instrumentos de detección de humedad y para evitar la contaminación por humedad en los tubos de trazado térmico y en los sistemas de transferencia de muestras analíticas. Por ejemplo, podemos utilizar sustancias hidrofóbicas en los sistemas de diagnóstico médico para mejorar la separación y la resistencia a la corrosión.
Del mismo modo, las superficies hidrofóbicas se utilizan en la fabricación de pinturas por su acción antibacteriana, así como en el refinado de metales, en textiles resistentes a las manchas o en la fabricación de ropa ignífuga e impermeable.
Además, los materiales hidrofóbicos hechos a base de polímeros son ampliamente utilizados por su bajo coste y su sencilla preparación.
Podemos concluir que, dado el éxito de hidrofobicidad, en la actualidad se están llevando a cabo un gran volumen de investigaciones enfocadas al desarrollo de nuevos materiales superhidrofóbicos, considerados uno de los materiales del futuro.
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