¿Y si las ventanas pudieran limpiarse solas con solo pulsar un interruptor? Aún no lo hemos conseguido, pero cada vez estamos más cerca. Investigadores chinos han desarrollado un vidrio autolimpiable, transparente y fácil de fabricar, que puede eliminar partículas en tan solo 10 segundos mediante un campo eléctrico.
Esta innovadora solución ofrece una alternativa sostenible y sin agua a los métodos de limpieza tradicionales, que puede aplicarse no sólo a vehículos y edificios terrestres, sino también a paneles solares en sondas que recorren la superficie de Marte. Según los hallazgos, publicados en Advanced Science, el vidrio fue capaz de lograr la autolimpieza de partículas orgánicas e inorgánicas y mostró una eficiencia de autolimpieza de más del 95% en segundos.
El polvo está en todas partes y siempre encuentra la manera de depositarse en las superficies, sin importar cuántas veces se limpien. Las fuentes geológicas (erosión eólica, rocas pulverizadas) y biológicas (polen, esporas), junto con las fuentes antropogénicas (construcción, minería), generan contaminación superficial por partículas que, a menudo, puede reducir la visibilidad de los paneles de las ventanas y el rendimiento de las células fotovoltaicas al obstruir los componentes que captan la luz solar.
El método convencional de limpieza con agua y detergente es un proceso que consume muchos recursos y contamina el medio ambiente, y que conlleva sus preocupaciones respecto de la seguridad de los limpiadores manuales, en el caso de edificios altos. La naturaleza tiene excelentes ejemplos de superficies autolimpiables, como las hojas de loto y las alas de cigarra, donde la naturaleza superhidrofóbica de las superficies y las gotas de agua trabajan juntas para eliminar el polvo y los residuos de las superficies.
Los científicos han imitado estas propiedades de los materiales biológicos para crear superficies autolimpiables, pero su eficacia depende de las condiciones climáticas como la humedad, lo que limita su aplicación en entornos sin agua. Si bien los métodos electrostáticos que utilizan campos eléctricos para impulsar el movimiento de partículas han mostrado resultados prometedores en la eliminación de partículas en el aire, a menudo presentan dificultades con las partículas que están adheridas a una superficie.
El vidrio autolimpiable, transparente y cubrible, diseñado por los investigadores superó los problemas existentes al eliminar 97,79 g/m² de partículas en 10 segundos con una eficiencia del 97,5% mediante una señal eléctrica de onda cuadrada (5 kV, 10 Hz). El vidrio también presentó un efecto de protección contra partículas que impidió que estas se depositaran sobre la superficie limpia tras la activación del campo eléctrico.
El vidrio autolimpiable presentaba una estructura tipo sándwich con una capa base de vidrio de cuarzo. Se aplicaron electrodos de óxido de indio y estaño (ITO) sobre la capa de vidrio mediante grabado láser. Finalmente, se colocó una película de tereftalato de polietilenglicol (PET) como capa dieléctrica aislante sobre los electrodos de ITO. Los investigadores creen que comprender cómo se mueven y se desprenden estas partículas bajo campos eléctricos es la clave para desarrollar una superficie autolimpiante que funcione bien en condiciones duras y sin agua en la Tierra y el espacio exterior.
Con la ayuda de la observación experimental y el modelado teórico, investigaron lo mismo para el vidrio autolimpiante y encontraron dos mecanismos principales en partículas cargadas bajo un campo eléctrico aplicado: transporte lateral inverso anormal y comportamientos de salto.
El equipo también analizó las fuerzas de empuje y tracción (fuerza de Coulomb, fuerza dielectroforética) que impulsan el movimiento de las partículas, y las fuerzas pegajosas (fuerza de van der Waals) que resisten el movimiento de las partículas en una superficie. El estudio presenta un vidrio autolimpiable que no sólo se puede aplicar a una amplia gama de superficies sin interferir con su función original o transmisión de luz, sino que también se puede mantener mediante un proceso sostenible y libre de químicos.
Fuente: Phys.org.
