Supermojabilidad bioinspirada de nanomateriales interfaciales y más allá: Procesos biónicos de ultrabajo consumo...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Superficies y Nanotecnología; Ciencia de Materiales; Química Física

Sus antecedentes:

• La superhidrofobicidad y la superhidrofilicidad observadas en la naturaleza (por ejemplo, hojas de loto, córneas) se rigen por las micro/nanoestructuras superficiales y la química.
• Las teorías existentes (ecuación de Young) no explican completamente los fenómenos de mojabilidad en todos los líquidos y superficies nanoestructuradas.

Objetivo del estudio:

• Elucidar la esencia fisicoquímica de la superhidrofobicidad y la superhidrofilicidad.
• Definir y explorar la supermojabilidad, incluidos los aspectos dinámicos y los procesos de ultrabajo consumo energético (UEC).
• Establecer y aplicar un sistema de nanomateriales interfaciales supermojables.

Principales métodos:

• Se investigaron superficies naturales supermojables para identificar factores estructurales y químicos clave.
• Se desarrolló y probó un sistema integral de nanomateriales interfaciales supermojables (64 combinaciones) en varios sistemas de líquidos, presiones y temperaturas.
• Se estudiaron fenómenos de supermojabilidad dinámica, incluido el superspreading y el transporte de fluidos en nano-canales.
• Se realizaron estudios experimentales y teóricos sobre el movimiento molecular en nano-canales biológicos.

Principales resultados:

• Se confirmó que las micro/nanoestructuras y la química superficial son esenciales para la supermojabilidad.
• Se estableció la disposición molecular ordenada en interfaces hidrofílicas como crucial para la superhidrofilicidad.
• Se definió la supermojabilidad como una complementariedad de la superlirofobicidad y la superlirofilicidad, con un umbral de mojabilidad intrínseco específico del líquido.
• Se demostró la aplicación de más de 10 nanomateriales supermojables en diversos campos (energía, medio ambiente, agricultura, etc.).
• Se identificó el movimiento molecular/iónico colectivo ordenado y direccional dentro de los nano-canales como la base de los procesos UEC en sistemas vivos.

Conclusiones:

• La supermojabilidad es un concepto fundamental definido por las nanoestructuras superficiales y las propiedades intrínsecas del líquido, que se extiende más allá de las teorías clásicas de mojabilidad.
• Los nanomateriales supermojables desarrollados ofrecen aplicaciones prácticas en múltiples industrias.
• La comprensión del movimiento molecular en nano-canales proporciona información sobre los procesos biológicos UEC e inspira aplicaciones biónicas.