Materiali con bagnabilità controllata : un’ispirazione dalla natura

The wettability of solid surfaces is the result of the balance between adhesive and cohesive forces. When adhesive forces at the solid/liquid interface prevail over the cohesive forces in the liquid, the drops will spread over the solid leading to a good wetting as in the case of water over an hydrophilic surface. When instead the adhesive forces are weak, the liquid will not wet the surface remaining in droplets, as water on a polymer. Natural materials exhibit tailored wetting behavior: for instance, certain leaves and insects present superhydrophobic properties. By mimicking what nature creates in an exemplary way, the wetting properties of systems can be tailored experimentally to obtain materials with great applicative impact. The possible applications of such phenomena are very numerous and span from biomaterials to antistain materials, from antifog surfaces to systems for the protection of cultural heritage.

Lo studio della “bagnabilità” di superfici solide da parte di liquidi è un campo affascinante e in continua evoluzione. In funzione della natura delle interazioni che si verificano al contatto solido/liquido, il liquido potrà ricoprire tutta la superficie con un film sottile (come nel caso di acqua su una superficie idrofila) o rimanere raccolto in gocce (come ad esempio per le gocce di acqua su una superficie polimerica). Nel primo caso prevalgono le forze adesive, nel secondo caso quelle coesive. I materiali di origine naturale mostrano caratteristiche di bagnabilità controllate ed, in alcuni casi, estreme: ad esempio, alcuni tipi di foglie e insetti sono superidrorepellenti. Traendo spunto da ciò che la natura crea in modo esemplare, questi effetti possono essere riprodotti sperimentalmente in laboratorio, al fine di modulare le caratteristiche di bagnabilità in funzione dello specifico interesse applicativo. I risvolti applicativi di questi aspetti sono numerosissimi e vanno dai biomateriali ai tessuti antimacchia, da sistemi antiappannamento a sistemi per la protezione del patrimonio culturale.