Copiando las pequeñas estructuras de las hojas de Salvinia

CHANGCHUN, CHINA, 16 de septiembre de 2021 - (ACN Newswire) - Varias plantas y animales han desarrollado superficies con capacidad de retención de aire a largo plazo (es decir, de días a meses) para evitar la humectación y la inmersión. Un ejemplo es la Salvinia, una planta que flota en el agua. Los investigadores han desvelado el secreto de “cómo mantienen un colchón de aire”.

Hojas de salvinia y estructuras batidoras

Los investigadores de la Universidad de Jilin revisaron el progreso reciente en el estudio de las hojas de Salvinia y sus réplicas artificiales. “La salvinia tiene pelos multicelulares complejos en la parte superior de sus hojas, y cada grupo de cuatro pelos está conectado en los extremos terminales, formando una estructura batidora. Los pelos están recubiertos con cristales de cera hidrófobos, mientras que los parches en los extremos terminales de los pelos carecen de cristales de cera y, por lo tanto, son hidrófilos. Estas características hacen que la interfaz aire-agua sea más estable, exhibiendo una capacidad de retención de aire a largo plazo ”, dice el autor Huichao Jin de la Universidad de Jilin en Changchun, China.

Desde que se descubrió la capacidad de retención de aire de las hojas de Salvinia, los investigadores comenzaron a fabricar hojas artificiales de Salvinia e investigaron sus aplicaciones potenciales. Sin embargo, las complejas estructuras de los batidores de huevos presentan un desafío difícil para los métodos de fabricación tradicionales. En la última década, recientemente se han desarrollado fotolitografía, litografía láser directa, deposición química de vapor, electrodeposición, flocado electrostático, impresión 3D, grabado químico y grabado con plasma para fabricar estructuras inspiradas en Salvinia. Sin embargo, las estructuras complejas hacen que muchas de estas técnicas no puedan replicar las estructuras finas. Aunque la litografía láser directa y las técnicas de impresión 3D logran fabricar estructuras finas, no pueden fabricar las puntas hidrófilas al final de los pelos. Por lo tanto, sigue siendo un desafío fabricar hojas artificiales de Salvinia.

El colchón de aire robusto en las estructuras de Salvinia actúa como una barrera física para que el agua llegue al sustrato. Esto inspira muchas aplicaciones de ingeniería, incluida la reducción de arrastre, la recolección de agua, la evaporación y la repelencia, la separación de aceite / agua y el aislamiento térmico. Estos trabajos se limitan actualmente a demostraciones de laboratorio tempranas. Todavía existen desafíos en el desarrollo de superficies artificiales adecuadas a la complejidad y variabilidad del entorno real.

Jin y sus colegas están explorando el potencial de las estructuras de Salvinia para prevenir infecciones bacterianas médicas. “El colchón de aire actúa como una barrera física para que el agua se acerque al sustrato y también puede actuar como una barrera física para evitar que las bacterias lleguen a los sustratos”, dice Jin. Señala que las superficies antibacterianas tradicionales que involucran antibióticos pueden causar resistencia a los medicamentos, mientras que las superficies artificiales inspiradas en Salvinia están libres de antibióticos. El empleo de estructuras de Salvinia para prevenir infecciones bacterianas médicas puede ser una estrategia prometedora.

Detalles del artículo:
Jin et al., “Estructura pequeña, gran efecto: superficies funcionales inspiradas en las hojas de Salvinia” Estructuras pequeñas (2021) https://doi.org/10.1002/sstr.202100079

Contacto:
Dr. Huichao Jin
Universidad Jilin
Email: jinhc@jlu.edu.cn

Comunicado de prensa distribuido por Asia Research News para la Universidad de Jilin.

Tema: Resumen del comunicado de prensa
Fuente: Universidad Jilin
Sectores: Ciencia y nanotecnología
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