Copiando as pequenas estruturas das folhas de Salvinia

CHANGCHUN, CHINA, 16 de setembro de 2021 - (ACN Newswire) - Várias plantas e animais desenvolveram superfícies com capacidade de retenção de ar de longo prazo (ou seja, dias a meses) para evitar molhamento e submersão. Um exemplo é Salvinia, uma planta que flutua na água. O segredo “como eles mantêm um colchão de ar” foi desvendado por pesquisadores.

Folhas de Salvinia e as estruturas do batedor de ovos

Pesquisadores da Universidade Jilin revisaram o progresso recente no estudo das folhas de Salvinia e suas réplicas artificiais. “Salvinia tem cabelos multicelulares complexos na parte superior de suas folhas, e cada grupo de quatro fios de cabelo é conectado nas extremidades terminais, formando uma estrutura batedeira. Os cabelos são revestidos com cristais de cera hidrofóbicos, enquanto os remendos nas extremidades dos fios não possuem cristais de cera e são, portanto, hidrofílicos. Esses recursos tornam a interface ar-água mais estável, exibindo capacidade de retenção de ar de longo prazo ”, diz o autor Huichao Jin da Universidade Jilin em Changchun, China.

Desde que a capacidade de retenção de ar das folhas de Salvinia foi descoberta, os pesquisadores começaram a fabricar folhas artificiais de Salvinia e investigaram suas aplicações potenciais. No entanto, as estruturas complexas do batedor de ovos apresentam um difícil desafio para os métodos de fabricação tradicionais. Na última década, fotolitografia, litografia direta a laser, deposição química de vapor, eletrodeposição, flocagem eletrostática, impressão 3D, corrosão química e corrosão de plasma foram desenvolvidas recentemente para a fabricação de estruturas inspiradas em Salvinia. No entanto, as estruturas complexas tornam muitas dessas técnicas incapazes de replicar as estruturas finas. Embora as técnicas de litografia a laser direta e impressão 3D tenham sucesso na fabricação de estruturas finas, elas não podem fabricar as pontas hidrofílicas nas pontas dos fios de cabelo. Portanto, ainda é um desafio fabricar folhas artificiais de Salvinia.

O robusto colchão de ar nas estruturas Salvinia atua como uma barreira física para que a água alcance o substrato. Isso inspira muitas aplicações de engenharia, incluindo redução de arrasto, coleta de água, evaporação e repelência, separação de óleo / água e isolamento térmico. Esses trabalhos estão atualmente limitados às primeiras demonstrações de laboratório. Ainda existem desafios no desenvolvimento de superfícies artificiais adequadas à complexidade e variabilidade do ambiente real.

Jin e seus colegas estão explorando o potencial das estruturas de Salvinia na prevenção de infecções bacterianas médicas. “O colchão de ar atua como uma barreira física para que a água se aproxime do substrato, e também pode atuar como uma barreira física para evitar que as bactérias atinjam os substratos”, diz Jin. Ele aponta que as superfícies antibacterianas tradicionais envolvendo antibióticos podem causar resistência aos medicamentos, enquanto as superfícies artificiais inspiradas em Salvinia estão livres de antibióticos. Empregar estruturas de Salvinia para prevenir infecções bacterianas médicas pode ser uma estratégia promissora.

Detalhes do artigo:
Jin et al., "Estrutura pequena, grande efeito: superfícies funcionais inspiradas em folhas de Salvinia" Small Structures (2021) https://doi.org/10.1002/sstr.202100079

Contato:
Dr.
Universidade de Jilin
Email: jinhc@jlu.edu.cn

Comunicado de imprensa distribuído por Asia Research News para Jilin University.

Tópico: Resumo do comunicado à imprensa
Fonte: Universidade de Jilin
Setores: Ciência e Nanotec
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