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Investigadores informan en ACS Applied Materials & Interfaces del uso de caucho de silicona mejorado con nanopartículas de zirconia para crear un polímero antideslizante inspirado en los geckos.
Dicen que el material, que se adhiere al hielo, podría incorporarse en las suelas de los zapatos para reducir las lesiones en humanos.
Los resbalones y caídas causan más de 38 millones de lesiones y 684.000 muertes cada año, según la Organización Mundial de la Salud. Y casi la mitad de estos incidentes ocurren en el hielo. Las suelas de zapatos antideslizantes actuales se basan en materiales como el caucho natural que repelen la capa de agua líquida que se acumula sobre el pavimento en un día lluvioso. Sin embargo, en pasillos congelados, las suelas de zapatos con estos materiales pueden hacer que el hielo se derrita debido a la presión del usuario, creando la superficie resbaladiza contra la cual se supone que los zapatos protegen.
Las almohadillas de las patas de los geckos tienen mecanismos hidrófilos que permiten a los pequeños animales moverse fácilmente sobre superficies húmedas y resbaladizas.
Estudios previos sobre las patas de gecko han dado lugar a nuevas ideas para desarrollar polímeros antideslizantes más eficaces. Los investigadores descubrieron que la adherencia de las almohadillas de sus patas proviene de una adhesión mejorada por capilaridad hidrófila: la fuerza del agua que es atraída hacia ranuras estrechas en las almohadillas de las patas crea una succión que ayuda al lagarto a navegar por superficies resbaladizas.
Un equipo internacional liderado por Vipin Richhariya, de la Universidad de Minho (Portugal) se propuso desarrollar un polímero con adhesión capilar mejorada que funcione en aceras lluviosas y superficies congeladas.
Los investigadores comenzaron con polímero de caucho de silicona y agregaron nanopartículas de zirconia para hacer que el material atraiga moléculas de agua. Después de enrollar el material compuesto en una película delgada, lo endurecieron con calor y grabaron con láser un patrón ranurado en la superficie de la película que expuso las nanopartículas de zirconia hidrófila. Cuando la película entró en contacto con moléculas de agua sobre el hielo, se adhirió a la superficie resbaladiza porque el polímero imitó la acción capilar de las almohadillas antideslizantes de las patas del gecko.
Probaron cinco versiones del material nanocompuesto estampado con diferentes proporciones de nanopartículas de zirconia en peso: 1%, 3%, 5%, 7% y 9%.
Utilizando espectroscopia infrarroja y pruebas de fricción simulada, los investigadores descubrieron que los nanocompuestos más antideslizantes contenían entre un 3% y un 5% de nanopartículas de zirconia en peso.
Además de una suela de zapato antideslizante inspirada en la naturaleza, el equipo dice que esta tecnología podría usarse en innovaciones médicas, como la piel electrónica y la piel artificial, donde los polímeros interactúan con una capa de fluido entre dos superficies diferentes.