Esquerda: Substrato poroso com um pequeno ângulo de contato com a água: A superfície absorve muito líquido. Direita: O novo material apresenta um grande ângulo de contato com a água e, portanto, é quase completamente hidrofóbico.
[Imagem: KIT]
Detalhes experimentais mostrando a hidrofobicidade do novo material. [Imagem: Evgenia Bogdanova et al. – 10.1039/D4MH00899E]
Materiais superhidrofóbicos de próxima geração A equipe atribui esses resultados de hidrofobicidade ao arranjo tipo escova (escovas de polímero) das cadeias de hidrocarbonetos nos MOFs. Após serem enxertados nos materiais MOF, elas tendem a formar “bobinas”, um estado de desordem que os cientistas chamam de “estado de alta entropia”, que é essencial para suas propriedades hidrofóbicas – esse estado das cadeias de hidrocarbonetos enxertadas não poderia ser observado em outros materiais. Curiosamente, o ângulo de contato com a água não aumentou quando a equipe usou cadeias de hidrocarbonetos perfluorados para enxerto, ou seja, substituindo átomos de hidrogênio por flúor. Em materiais como o Teflon, a perfluoração traz propriedades super-hidrofóbicas; contudo, no material desenvolvido pela equipe, essa substituição diminuiu significativamente o ângulo de contato com a água, agindo ao contrário do esperado. Mas a equipe teve sucesso noutras abordagens, por exemplo variando a rugosidade da superfície de seus materiais na faixa nanométrica, o que reduziu ainda mais a força de adesão da água. Mesmo com ângulos de inclinação extremamente pequenos, as gotas de água rolam, e suas propriedades hidrofóbicas e autolimpantes foram significativamente melhoradas. “Nosso trabalho também inclui uma análise teórica detalhada, que vincula o comportamento inesperado mostrado nos experimentos ao estado de alta entropia das moléculas enxertadas nos filmes MOF,” disse o professor Uttam Manna. “Este estudo mudará o projeto e a produção de materiais de próxima geração com propriedades hidrofóbicas ideais.” (Inovação tecnológica)Bibliografia: Artigo: Functionalization of monolithic MOF thin films with hydrocarbon chains to achieve superhydrophobic surfaces with tunable water adhesion strength Autores: Evgenia Bogdanova, Modan Liu, Patrick Hodapp, Angana Borbora, Wolfgang Wenzel, Stefan Brase, André Jung, Zheqin Dong, Pavel A. Levkin, Uttam Manna, Tawheed Hashem, Christof Woll Revista: Materials Horizons DOI: 10.1039/D4MH00899E
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