Las hojas del loto sagrado se autolimpian gracias a las protuberancias hidrofóbicas a microescala.
Introducción
plantas de loto (Nelumbo nucifera) se mantienen libres de suciedad, una ventaja obvia para una planta acuática que vive en hábitats típicamente fangosos, y lo hacen sin usar detergente ni gastar energía. La cutícula de la planta, como la de otras plantas, está formada por lípidos solubles incrustados en una matriz de poliéster -cera- pero el grado de repelencia al agua es extremo (superhidrofóbico). Esto se logra a través de la microtopografía de las superficies de sus hojas, que aunque muestran una variedad de estructuras, todas comparten un conjunto matemático similar de proporciones asociadas con la superhidrofobicidad.
El agua no se adhiere bien a las hojas de loto, lo que permite que las gotas se atraigan "dentro" de sí mismas, lo que las atrae en esferas casi perfectas.
Este gráfico de computadora de la superficie de la hoja de loto muestra las microestructuras de cristal de cera que ayudan a repeler el agua. Las gotas de agua recogen partículas de suciedad y limpian las hojas cuando se caen.
La estrategia
Las hojas de loto, por ejemplo, exhiben un plegado extenso (es decir, células epidérmicas papilosas) y cristales epicuticulares de cera que sobresalen de la superficie de la planta, lo que da como resultado una superficie rugosa a microescala. Como el agua y el aire se adhieren menos que el agua y los sólidos, las superficies rugosas tienden a reducir la fuerza adhesiva sobre las gotas de agua, ya que el aire atrapado en los espacios intersticiales de la superficie rugosa da como resultado un área de contacto líquido-sólido reducida. Esto permite que la autoatracción de la molécula polar de agua se exprese más plenamente, haciendo que forme esferas.
Zoom en una hoja de loto
En esta película, observe de cerca las diminutas nanoestructuras que le dan a la hoja su comportamiento único.
Las partículas de suciedad en la superficie de la hoja se adhieren a estas gotitas, tanto debido a la adhesión natural entre el agua y los sólidos como porque el contacto con la superficie de la hoja se reduce en más del 95 % debido a la microtopografía de la hoja. El más mínimo ángulo en la superficie de la hoja (p. ej., causado por una brisa que pasa) hace que las bolas de agua rueden debido a la gravedad, llevándose consigo las partículas de suciedad adheridas y limpiando la hoja sin usar detergente ni gastar energía.
Las posibilidades
Los acabados de superficies inspirados en el mecanismo de autolimpieza de las plantas de loto y otros organismos (p. ej., muchos insectos de alas grandes) ahora se han aplicado a pinturas, vidrios, textiles y más, reduciendo la necesidad de detergentes químicos y mano de obra costosa.
