Efeito Lotus Ana Pereira, Daisy Oliveira, Joana Oliveira, João Oliveira, Marta Brochado, Patrícia Cruz Mestrado Integrado em Engenharia Química Projecto FEUP Porto, 29 de Outubro de 2010 Objectivos o Descrição do efeito Lotus: princípio de auto-limpeza; o Conceito de hidrofobia e super-hidrofobia; o Aplicações industriais do efeito Lotus. Efeito Lotus 2/20 1
Índice I. Introdução II. Efeito Lotus III. Conceito de super-hidrofobicidade IV. Aplicações do efeito Lotus V. Conclusões VI. Agradecimentos Efeito Lotus 3/20 Introdução o A flor de Lotus tem uma grande Fig.1 Criança de cultura Myanmar. o importância a nível cultural (Fig.1 e 2), mas também a nível científico; Em ambos, é a sua capacidade de se manter imaculada que a torna tão importante. Fig.2 A flor de Lotus como símbolo da cultura chinesa. Efeito Lotus 4/20 2
Introdução o O efeito Lotus foi descoberto por W.Barthlott (Fig. 3), na década de 70 (Séc. XX), e diz respeito à elevada repelência à água hidrofobia que a superfície das folhas de certas flores apresenta. o Este efeito pode ser encontrado em vários géneros de plantas: Tropaeolum, Cane ou Fig.3 Wihelm Barthlott Columbine, e nas asas de alguns insectos. Efeito Lotus 5/20 Efeito Lotus As flores de Lotus estão sempre limpas Princípio de auto-limpeza Explica-se através da estrutura hierárquica que as superfícies das folhas desta planta apresentam: Papilas Ceras Epiticulares (Fig.4) Fig. 4 Papilas e ceras epiticulares. Super-hidrofobicidade Efeito Lotus 6/20 3
Do hidrofóbico ao super-hidrofóbico o Superfícies hidrofóbicas: o São superfícies que têm aversão à água; o Ângulo de contacto superior a 90 (Fig.5); o Quanto maior o ângulo de contacto maior a hidrofobicidade de uma superfície. Fig. 5 Ângulo de contacto de uma gota de água com uma superfície hidrofóbica. Efeito Lotus 7/20 Do hidrofóbico ao super-hidrofóbico o Utilidades das superfícies hidrofóbicas o Remoção de óleo da água; o Gestão de derrames de petróleo (Fig. 6). Fig. 6 Derrame de petróleo. Efeito Lotus 8/20 4
Do hidrofóbico ao super-hidrofóbico o Superfícies super-hidrofóbicas: o Ângulo de contacto com a superfície superior a 160 ; o Apenas 2 a 3% da gota de água contacta com a superfície (Fig.7). Fig. 7 Gota de água em contacto com uma superfície super-hidrofóbica. Efeito Lotus 9/20 Do hidrofóbico ao super-hidrofóbico o Características das superfícies super-hidrofóbicas: o Ângulo de contacto da água com a superfície muito elevado; o Ângulo de inclinação, através do qual uma gota de água abandona a superfície, muito baixo. cos C E SV E E LV SL Eq.1 Equação de Young. Efeito Lotus 10/20 5
o Revestimento o Poupanças Energéticas o Aplicações Biomédicas o BASF Efeito Lotus 11/20 o Revestimento Utilidades: indústrias têxtil, calçado, automóvel, tintas, entre outras. Vantagens: fabrico de materiais impermeáveis, materiais anti-mancha, materiais anti-aderência de gordura. Efeito Lotus 12/20 6
o Poupanças Energéticas Utilidades: construções submersas, embarcações, tubulações, entre outras. Tecnologia usada: estruturas de retenção de ar debaixo de água, em que, reproduzindo a estrutura hierárquica da superfície da folha de Lotus, o atrito é reduzido; Vantagens: redução de custos e gastos de energia, locomoção mais facilitada. Efeito Lotus 13/20 o Aplicações Biomédicas Utilidades: Tecnologia Lab-on-a-chip (Fig.8), Instrumentos médicos, Partículas esféricas que podem vir a ser utilizadas na libertação de fármacos de forma controlada ou na aplicação de células estaminais. Fig. 8 Tecnologia Lab-on-a-chip. Vantagens: fabrico de superfícies anti-bacterianas, fabrico de superfícies de micro-análise. Efeito Lotus 14/20 7
o Aplicações Biomédicas Efeito Lotus 15/20 o BASF o Empresa química que desenvolve materiais e revestimentos super-hidrofóbicos; Utilidades: Spray Lotus (Fig.9). Vantagens: podem ser pulverizados sobre qualquer superfície, até mesmo as mais ásperas e difíceis de limpar. Fig. 9 Gotas de água em tecido pulverizado com Spray Lotus. Efeito Lotus 16/20 8
Conclusão o O efeito de Lotus refere-se à super-hidrofobicidade apresentada pela superfície das folhas de determinadas plantas; o Reproduzindo o efeito de Lotus é possível a obtenção de produtos anti-mancha, anti-humidade e antifúngicos; Efeito Lotus 17/20 Conclusão Sugestão: o As paredes da FEUP não beneficiam de tintas superhidrofóbicas, contudo esta seria uma opção a ter em conta para as pintar (tintas Lotusan). Efeito Lotus 18/20 9
Agradecimentos o Coordenadora: Doutora Lúcia Santos; o Supervisor: Doutor José M. Loureiro; o Monitora: Doutora Sofia Sousa. Efeito Lotus 19/20 Realizado por: Ana Pereira 1, Daisy Oliveira 2,, Joana Oliveira 3, João Oliveira 4, Marta Brochado 5, Patrícia Cruz 6 1 eq10030@fe.up.pt, 2 eq10063@fe.up.pt, 3 eq10002@fe.up.pt, 4 eq10039@fe.up.pt, 5 eq10084@fe.up.pt, 6 eq10038@fe.up.pt Mestrado Integrado em Engenharia Química Projecto FEUP Porto, 29 de Outubro de 2010 10