Recubrimientos autolimpiables con color estructural y repelencia al agua sin compuestos fluorados
Investigadores de la Universidad de Chiba, en Japón, han desarrollado un innovador recubrimiento que combina color estructural con propiedades superhidrófobas, sin necesidad de pigmentos convencionales ni compuestos fluorados. Esta tecnología se basa en el uso de partículas de melanina modificadas, capaces de producir colores intensos y duraderos a partir de la interacción física con la luz, al tiempo que confieren al recubrimiento una superficie repelente al agua con efecto autolimpiante.
El equipo, liderado por el profesor Michinari Kohri junto con Yui Maejima, del Departamento de Química Aplicada y Biotecnología de la Escuela de Posgrado en Ingeniería de la Universidad de Chiba, ha colaborado con especialistas de la empresa Takeda Colloid Techno-Consulting Co., Ltd. y del National Institute for Materials Science (NIMS). Sus hallazgos se publicaron en la revista Macromolecular Reaction Engineering el 18 de diciembre de 2024 (DOI: 10.1002/mren.202400040).
El color estructural se genera mediante la organización jerárquica de partículas de poliestireno recubiertas con polidopamina, una forma modificada de melanina. Posteriormente, se les incorporan grupos octadecilo —compuestos con 18 átomos de carbono— mediante una reacción de adición de Michael, que introduce grupos hidrofóbicos sin recurrir a químicos con flúor. Esta modificación incrementa significativamente la repelencia al agua, alcanzando un ángulo de contacto superior a los 160 grados, lo que facilita el efecto loto: el agua forma gotas que ruedan por la superficie sin dejar residuos.
La caracterización de la hidrofobicidad se llevó a cabo mediante resonancia magnética nuclear en el dominio del tiempo (TD-NMR). La aplicación del recubrimiento se realiza en disolución, utilizando hexano como medio dispersante, lo que permite su deposición rápida sobre sustratos como vidrio o laminados de melamina. En cuestión de minutos, el recubrimiento se fija con una coloración monocromática visible desde cualquier ángulo, manteniendo una estabilidad notable frente a la decoloración.
Según Yui Maejima, primera firmante del estudio, “se ha demostrado que el recubrimiento de color estructural con propiedades superhidrofóbicas puede obtenerse en pocos minutos combinando la hidrofobicidad superficial con la organización estructural de las partículas”. Esta tecnología se plantea como una alternativa práctica y escalable, viable para su integración en sectores industriales donde se requieren superficies duraderas, limpias y estéticamente atractivas.
El equipo investigador trabaja actualmente en mejorar la adhesión y durabilidad del recubrimiento para ampliar su aplicación a diversos materiales y entornos. La tecnología presenta un interés particular para industrias como la construcción, la fabricación de productos metálicos o los acabados decorativos en exteriores, donde la resistencia al desgaste y la facilidad de mantenimiento son factores determinantes.
A diferencia de los pigmentos tradicionales, los colores estructurales no se degradan con el tiempo, ya que su apariencia depende de la disposición periódica de las partículas, no de componentes químicos susceptibles a la radiación ultravioleta o la oxidación. Este avance permite avanzar hacia soluciones sostenibles en el desarrollo de recubrimientos multifuncionales con aplicaciones potenciales también en cosmética, envases alimentarios o farmacéuticos, donde la ausencia de compuestos fluorados aporta una ventaja adicional en términos medioambientales.
