En esta lección, los estudiantes exploran el fenómeno de la superhidrofobicidad en la naturaleza y cómo los ingenieros han creado productos hechos por humanos que imitan estas propiedades.
Objetivos
- Los estudiantes describirán situaciones en las que sería útil una superficie superhidrofóbica con efecto de loto.
- Los estudiantes explicarán la diferencia entre la humectación de Cassie-Baxter y Wenzel y cómo se aplica a las superficies superhidrofóbicas.
- Los estudiantes demostrarán la transición entre los estados de humectación de Wenzel y Cassie-Baxter.
Esta lección de 30 a 50 minutos para el grado 12 es parte de una unidad sobre tensión superficial alojada en el sitio web de Teach Engineering. El conocimiento previo del estudiante y/o la instrucción sobre la tensión superficial, la humectación y el ángulo de contacto serán útiles para facilitar esta lección. Las evaluaciones y las opciones de tarea se proporcionan con la documentación de la lección.
La lección comienza con los estudiantes observando el efecto del loto (a través de un video y una demostración en vivo) y desarrollando posibles explicaciones para los fenómenos, lo que hace por la planta y cómo podría ser útil para los humanos si se imita. Se proporcionan demostraciones en video de las tecnologías de efecto de loto. Luego, los estudiantes participan en una actividad para probar el efecto del loto en hojas y telas tratadas con un revestimiento superhidrofóbico sintético similar al loto. Los estudiantes observan y contrastan los estados de humectación de Wenzel y Cassie Baxter creando y manipulando gotas de condensación.
Comparación de los estados de humectación de gotas de Wenzel y Cassie‑Baxter. En el estado de Wenzel, la gota de agua llena los espacios en la superficie rugosa. En el estado de Cassie‑Baxter, la gota de agua se asienta sobre la superficie rugosa con una capa de aire debajo.
Normas abordadas
Estándares de Ciencias de la Próxima Generación
- HS-PS2-6. Comunicar información científica y técnica sobre por qué la estructura a nivel molecular es importante en el funcionamiento de los materiales diseñados. (Grados 9 - 12)
Asociación Internacional de Educadores de Tecnología e Ingeniería - Tecnología
- El conocimiento adquirido en otros campos de estudio tiene un efecto directo en el desarrollo de productos y sistemas tecnológicos. (Grados 6 - 8)
- Las tecnologías químicas proporcionan un medio para que los seres humanos alteren o modifiquen materiales y produzcan productos químicos. (Grados 9 - 12)
