Usuario:Mcapdevila/loto

Na Galipedia, a Wikipedia en galego.
Auga na superficie dunha folla de loto.
Gotitas de auga na folla de taro con efecto loto (superior), e a superficie da folla de taro aumentada (0–1 é un milímetro de aumento) mostrando unha serie de pequenas protuberancias (inferior).
Gráfico de computador da superficie dunha folla de loto.
Unha pinga de auga sobre unha superficie de loto que mostra ángulos de contacto de aproximadamente 147°.

O efecto loto refírese ás propiedades de autolimpieza que son o resultado de moi alta repelencia á auga (superhidrófobo), segundo o exhibido polas follas da flor de loto (Nelumbo).[1] As partículas de sucidade son recollidas por pingas de auga debida ao micro e nanoscópica arquitectura na superficie, o que minimiza a adhesión da gotita a esa superficie. Propiedades de superhidrofobicidad e autolimpiantes tamén se atopan noutras plantas, comoTropaeolum (nasturtium), Opuntia, Alchemilla, cana, e tamén nas ás dalgúns insectos.[2]

O fenómeno da superhidrofobicidad foi estudado por primeira vez por Dettre e Johnson en 1964 utilizando superficies hidrofóbicas en bruto. O seu traballo desenvolveu un modelo teórico baseado nos experimentos con perlas de vidro recubertas con telómero parafina ou PTFE. A propiedade de auto-limpeza das superficies nanoestructuradas micro superhidrófobas foi estudado polos botánicos alemáns Barthlott e Ehler en 1977, quen describiron as propiedades superhidrófobas como autolimpiantes e describiron por primeira o "efecto loto".[3] Algúns materiais superhidrófobos, como o perfluoroalquilo e o perfluoropolieter, foron desenvolvidos por Brown en 1986 para o manexo de fluídos químicos e biolóxicos.[4] Outras aplicacións biotecnológicas xurdiron desde os anos 1990.[5][6][7][8][9]

Principio de funcionamento[editar | editar a fonte]

Debido á súa alta tensión superficial, as pingas de auga tenden a minimizar a súa superficie por tratar de lograr unha forma esférica. En contacto cunha superficie, as forzas de adhesión resultan en humectantes da superficie. Calquera humectación completa ou incompleta pode ocorrer dependendo da estrutura da superficie e a tensión de fluído da gotita.[10] A causa das propiedades autolimpiantes é o repelente á auga da dobre estrutura hidrófoba da superficie.[11] Isto permite que a área de contacto e a forza de adhesión entre a superficie e as pingas redúzanse significativamente resultando nun proceso de auto-limpeza.[12][13][14] Esta dobre estrutura xerárquica formouse a partir dunha epidermis característica (a capa máis externa chamada a cutícula) e as ceras que cobren. A epidermis da planta de loto posúe papilas con 10 a 20   micras de altura e de 10 a 15   micras de anchura na que se impoñen as denominadas ceras epicuticulares. Estas ceras superpuestas son hidrófobas e forman a segunda capa da dobre estrutura.

A hidrofobicidad dunha superficie pode medirse polo seu ángulo de contacto. Canto maior sexa o ángulo de contacto maior é a hidrofobicidad dunha superficie. As superficies cun ángulo de contacto <90 ° coñécense como hidrófilo e aqueles con un ángulo> 90 ° como hidrófobo. Algunhas plantas mostran ángulos de contacto de até 160 ° e chámanse significado super-hidrófobo que só 2-3% da superficie dunha pinga (de tamaño típico) está en contacto. As plantas cunha superficie dobre estruturado como o loto poden alcanzar un ángulo de contacto de 170 °, polo que a área de contacto da pinga é só o 0,6%. Todo isto leva a un efecto de auto-limpeza.

As partículas de sucidade cunha área de contacto extremadamente reducida son recolleitos polas pingas de auga e son por tanto de fácil limpeza da superficie. Si unha gotita de auga a través de rodetes dunha superficie tal contaminada a adhesión entre a partícula de sucidade, independentemente da súa composición química, e a pinga é maior que entre a partícula e a superficie. Como este efecto de auto-limpeza baséase na alta tensión superficial da auga non funciona con disolventes orgánicos. Por tanto, a hidrofobicidad dunha superficie non é unha protección contra os grafitis.

Este efecto é dunha gran importancia para as plantas como unha protección contra o crecemento de patógenos como fungos ou algas, e tamén para animais como bolboretas, libélulas e outros insectos non capaz de limpar todas as partes do seu corpo. Outro efecto positivo de auto-limpeza é a prevención da contaminación da área dunha superficie da planta exposta á luz resulta na redución da fotosíntesis.

Aplicación técnica[editar | editar a fonte]

Cando se descubriu que as calidades de auto-limpeza de superficies superhidrófobas a escala nanoscópica proveñen das propiedades físico-químicas na microscópica, en lugar de partir das propiedades químicas específicas da superficie da folla, o descubrimento abre a posibilidade de utilizar este efecto nas superficies artificiais, mediante a imitación da natureza dunha maneira xeral en lugar dunha específica.[15][16][17]

Algúns nanotecnólogos desenvolveron tratamentos, recubrimientos, pinturas, tezas, tecidos e outras superficies que poden permanecer seca e limpa a si mesmos mediante a replicación dunha maneira técnica as propiedades de auto-limpeza de plantas, tales como a planta de loto. Isto polo xeral pódese lograr utilizando tratamentos químicos fluorados ou siliconas especiais nas superficies estruturadas ou con composicións que conteñen partículas micro-escala. Os recubrimientos superhidrófobos que comprende micropartículas de teflón utilizáronse nas diapositivas de diagnóstico médico durante máis de 30 anos. É posible lograr tales efectos mediante o uso de combinacións de polietilenglicol con glicosa e sacarosa (ou calquera partícula insoluble) en conxunción cunha sustancia hidrófoba.

En tratamentos superficiais químicos adicionais, que poden eliminarse co tempo, os metais foron esculpidos con láser de impulsos de femtosegundos para producir o efecto de loto.[18] Os materiais son de cor negra uniforme en calquera ángulo, o que combinado coas propiedades autolimpiantes poderíanse producir colectores de enerxía solar térmica a moi baixo mantemento, mentres que a alta durabilidad dos metais podería ser utilizada para letrinas autolimpiantes para reducir a transmisión de enfermidades.[19]

Foron comercializadas outras aplicacións, tales como os cristais de autolimpieza instalados nos sensores das unidades de control de tráfico nas autoestradas alemás desenvolvidas por un socio de cooperación (Ferro GmbH).[20] Evonik AG desenvolveu un spray para a xeración de películas de auto-limpeza en varios substratos. Recubrimientos superhidrófobos aplicados a antenas de microondas pode reducir significativamente o esfumado de choiva e a acumulación de xeo e neve. Os produtos "fácil de limpar" nos anuncios a miúdo confúndense no nome das propiedades de auto-limpeza de superficies hidrofóbicas ou superhidrófobas. As superficies tratadas como superhidrófobas tamén mostran promesas de mellora para os dispositivos para probas de laboratorio de microfluidos e pode mellorar moito os bioanálisis baseados en superficie.[21]

As propiedades superhidrófobas ou hidrófobos utilizáronse na recolección de rocío, ou a canalización de auga a unha conca para o seu uso na rega. O Groasis Waterboxx ten unha tapa cunha estrutura piramidal microscópica, baseada nas propiedades superhidrófobas que canalizan a condensación e a auga de choiva nun recipiente para a liberación ás raíces dunha planta que se cultiva.

Historia da investigación[editar | editar a fonte]

Aínda que o fenómeno de auto-limpeza do loto foi posiblemente coñecido en Asia moito antes (referencia ao efecto de loto atópase no Bhagavad Gita[22]) o seu mecanismo explícase soamente na década de 1970 despois da introdución do microscopio electrónico de varrido.[3][14] Os estudos realizáronse coas follas de Tropaeolum e de loto (Nelumbo).[5] « The Lotus Effect™ » é marca rexistrada (Trade Mark) do Sto AG (US Registration Nos. 3561156 and 2613850).

Véxase tamén[editar | editar a fonte]

Referencias[editar | editar a fonte]

  1. ↑ Lafuma, A.; Quere, D. "Superhydrophobic states" (7). Bibcode:2003NatMa...2..457L. PMID 12819775. doi:10.1038/nmat924. 
  2. ↑ VQVcP9KG-So
  3. ↑ 3,0 3,1 Ehler, N. "Raster-Elektronenmikroskopie der Epidermis-Oberflächen von Spermatophyten". Akad. Wiss. Lit. Mainz.  Faltan o |apelido1= en Authors list (Axuda)
  4. ↑ Brown
  5. ↑ 5,0 5,1 C. Neinhuis. "The purity of sacred lotus or escape from contamination in biological surfaces". doi:10.1007/s004250050096.  Faltan o |apelido1= en Authors list (Axuda)
  6. ↑ Cheng, Y. T., Rodak, D. E. "Is the lotus leaf superhydrophobic?" (14). Bibcode:2005ApPhL..86n4101C. doi:10.1063/1.1895487. 
  7. ↑ Narhe, R. D., Beysens, D. A. "Water condensation on a super-hydrophobic spike surface" (1). Bibcode:2006EL.....75...98N. doi:10.1209/epl/i2006-10069-9. 
  8. ↑ Lai, S.C.S. "Mimicking nature: Physical basis and artificial synthesis of the Lotus effect" (PDF). 
  9. ↑ Koch, K. "Diversity of structure, Morphology and Wetting of Plant Surfaces. Soft matter" (10). Bibcode:2008SMat....4.1943K. doi:10.1039/b804854a. 
  10. ↑ von Baeyer, H. C. "The Lotus Effect". doi:10.1002/j.2326-1951.2000.tb03461.x. 
  11. ↑ Neinhuis, C.; Barthlott, W. "Characterization and distribution of water-repellent, self-cleaning plant surfaces" (6). doi:10.1006/anbo.1997.0400. 
  12. ↑ Neinhuis, C. "The lotus-effect: nature's model for self cleaning surfaces".  Faltan o |apelido1= en Authors list (Axuda)
  13. ↑ Forbes, P. The Gecko's Foot, Bio-inspiration – Engineering New Materials and devices from Nature. Fourth Estate. ISBN 0-00-717990-1. 
  14. ↑ 14,0 14,1 Forbes, P. "Self-Cleaning Materials" (2). 
  15. ↑ Solga, A. "The dream of staying clean: Lotus and biomimetic surfaces". 
  16. ↑ Mueller, T. "Biomimetics, Design by Nature". 
  17. ↑ Guo, Z.; Zhou, F.; Hao, J.; Liu, W. "Stable Biomimetic Super-Hydrophobic Engineering Materials" (45). PMID 16277486. doi:10.1021/ja0547836. 
  18. ↑ "Multifunctional surfaces produced by femtosecond laser pulses" (3). doi:10.1063/1.4905616. 
  19. ↑ "LAsers help create water-repelling, light-absorbing, self-cleaning metals". 
  20. ↑ [biomimetic.pbworks.com
  21. ↑ Ressine, A.; Marko-Varga, G.; Laurell, T. "Porous silicon protein microarray technology and ultra-/superhydrophobic states for improved bioanalytical readout". Biotechnology Annual Review. ISBN 978-0-444-53032-5. PMID 17875477. doi:10.1016/S1387-2656(07)13007-6. 
  22. ↑ Bhagavad Gita 5.10

Enlaces externos[editar | editar a fonte]

Bibliografía[editar | editar a fonte]

  • Barthlott, W. & Ehler, N. (1977): Raster-Elektronenmikroskopie der Epidermis-Oberflächen von Spermatophyten. Trop. subtrop. Pflanzenwelt 19, Akad. Wiss. Lit. Mainz. F. Steiner Verlag, Stuttgart, 110
  • Barthlott, W. (1990): Scanning electron microscopy of the epidermal surface in plants. In: Claugher, D. (ed.) Application of the scanning EM in taxonomy and functional morphology. Systematics Association's Special Volume. Clarendon Press, Oxford, 69-94
  • Barthlott, W. & Neinhuis, C. (1997): Purity of the sacred lotus, or escape from contamination in biological surfaces. Planta 202, 1-8
  • Cerman, Z., Stosch, A. K. & Barthlott, W. (2004): Der Lotus-Effekt®. Selbstreinigende Oberflächen und ihre Übertragung in die Technik. Biologie in unserer Zeit 5: 290-296
  • Forbes, P. (2005): The Gecko’s Foot, Bio-inspiration – Engineering New Materials and devices from Nature. Fourth Está, London, 272
  • Forbes, P. (2008): Self-Cleaning Materials. Scientific American, Vol. 299 Non. 2, 67-75
  • Guillot, A., Meyer, J.-A. (2008): A bionique - Quand a science imite a Nature, Dunod, Paris (ISBN 978-2-10-050635-4)
  • Herminghaus, S. (2000): Roughness-induced non-wetting. Europhysics Letters 52, 165-170
  • Koch, K., Bhushan, B. & Barthlott, W. (2008): Diversity of structure, Morphology and Wetting of Plant Surfaces. Soft matter, in press
  • Lafuma, A. & Quéré, D. (2003): Superhydrophobic states. Nature Materials 2, 457-460
  • Neinhuis, C. & Barthlott, W. (1997): Characterization and distribution of water-repellent, self-cleaning plant surfaces. Annals of Botany. 79, 667-677
  • Reyssat, M., Quéré, D. (2006): L'effet lotus. Pour a science, septembre 2006, 34-40
  • Solga, A., Cerman, Z., Striffler, B. F., Spaeth, M. & Barthlott, W. (2007): The dream of staying clean: Lotus and biomimetic surfaces. Bioinspiration & Biomimetics 2, 1-9
  • von Baeyer, H. C. (2000): The Lotus Effect. The Sciences, 12-15

[[Categoría:Biotecnoloxía]] [[Categoría:Nanotecnoloxía]]

Traído desde «https://gl.wikipedia.org/w/index.php?title=Usuario:Mcapdevila/loto&oldid=4163698»