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Copiar microestructuras de la superficie de seres vivos para mejorar los materiales  
Copiar microestructuras de la superficie de seres vivos para mejorar los materiales

El proyecto europeo LiNaBioFluid ha estudiado las microestructuras que confieren cualidades sorprendentes a animales y plantas, y que se pueden imitar mediante procesado por láser para superar problemas tecnológicos. Parte de los resultados se aplicarán en otro proyecto, BioProMarL, que imitará las propiedades de plantas para proteger superficies de piedra natural.

La flor de loto repele el agua tiene propiedades a consecuencia de su estructura, en forma de micropilares.

La flor de loto repele el agua tiene propiedades a consecuencia de su estructura, en forma de micropilares.

Gracias a la morfología de su piel, algunos lagartos de zonas extremadamente secas captan el rocío sobre su cuerpo y lo canalizan hacia la boca para beber. Es una solución sorprendentemente eficaz que ha surgido mediante evolución natural para sobrevivir en situaciones extremas.

Otro ejemplo es la adherencia en las extremidades de lagartos y lagartijas, lo que les permite caminar por paredes y techos. O algunos insectos de cuerpo plano, que tienen una alta humectabilidad gracias a unos capilares que dispersan el agua sobre las áreas planas del cuerpo (razón por la cual se oscurecen cuando llueve).

La biomimética es la ciencia que intenta copiar la naturaleza para solventar problemas tecnológicos. Es lo que han hecho los científicos del proyecto europeo LiNaBioFluid, con participación del Instituto de Óptica del CSIC. Financiado con más de 3 millones de euros por la UE, en el proyecto han participado siete instituciones de investigación de Grecia, Alemania, España y Austria. Han estudiado la superficie de la piel de reptiles, de hojas de plantas o de insectos, y cómo imitar esas morfologías mediante procesado por láser sobre diferentes materiales.

Patente de metales altamente lubricados

Así, la morfología que le da esa capacidad ‘hiperfluyente’ a la piel del lagarto, “puede servir para conseguir que el aceite se distribuya mejor sobre una superficie y obtener así dispositivos altamente lubricados con muy poco aceite”, explica Jan Siegel, científico del CSIC. “Cambiando la morfología de la superficie de un material también se puede obtener un cambio de otras propiedades, como de color, adherencia, fricción, e conductividad eléctrica".

"Las aplicaciones tecnológicas son inmensas, encontrándose en áreas tan diversas como ingeniería mecánica, óptica, biología, medicina y electrónica”, explica Jan Siegel, que es miembro del grupo de Procesado por Láser del Instituto de Óptica del CSIC. Este equipo ha estudiado cómo esculpir con láser esas micromorfologías sobre diferentes materiales: metales, semiconductores, polímeros o incluso piedra natural.

Un primer resultado es una patente, cotitularidad del CSIC y de Fundación para la investigación y la Tecnologia de Grecia (FORTH en sus siglas en inglés). Se trata de un proceso para obtener una micromorfología en acero que aúna la capacidad “hiperfluyente” de algunos lagartos con la gran humectabilidad de los insectos de cuerpo plano.

El resultado es una superficie con muy baja fricción, que aumenta la humectabilidad y la distribución del lubricante, e incrementa en un 92% la retención del aceite, incluso cuando el material es sometido a una centrifugación de 3000 rpm durante dos horas.

Nuevo proyecto para mejorar la piedra natural

Ahora, los científicos han iniciado un nuevo proyecto con la compañía Levantina, fabricante de piedra natural. El objetivo es trasladar al mármol propiedades que poseen dos especies de plantas, la Nelumbo nucifera, o flor de loto, y la Nepenthes alatasus, una planta carnívora.

La primera tiene propiedades hidrofóbicas como consecuencia de su estructura, en forma de micropilares que a su vez tienen una compleja nanoestructura. La segunda se caracteriza por una baja adhesión en su superficie. Ambas son propiedades que se pretende aplicar en el proyecto para obtener una superficie de piedra que repela agentes externos potencialmente dañinos. De esa forma se podría aumentar la durabilidad del material y evitar el uso de selladores o tener incluso que sustituir las piezas.

“Esperamos aumentar la vida útil de los productos de piedra natural y que los selladores, que a menudo son químicamente agresivos, se puedan reemplazar mediante morfologías de superficie funcionales inteligentes. Esto contribuirá a la sostenibilidad ambiental”, explica Jan Siegel.

El proyecto BioProMarL está financiado por la Comisión Europea con 100.000 euros hasta 2021 a través del programa FET (Future and Emerging Technologies), que está enfocado a proyectos para la creación de tecnologías disruptivas.

Contacto:

Patricia Thomas Vielma
Vicepresidencia Adjunta de Transferencia
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Tel.: +34 91 568 18 25
Correo-e: patricia.thomas@csic.es
comercializacion@csic.es
 
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