Pensándolo bien...

Todo el mundo, mínimamente observador, ha reparado viajando, cuando la lluvia hace acto de presencia, los itinerarios aparentemente erráticos de las gotas de agua que golpean los cristales de las ventanillas y los parabrisas. Las gotas se deslizan caprichosamente, sujetas a fricciones, componentes de energía superficial y, también, efectos electrostáticos. El viento empuja en distintas direcciones en función de la dirección del vehículo, las formas e inclinaciones de los distintos elementos de la carrocería y, como resultado de todo ello, hasta ahora era inaprensible lograr predecir la trayectoria de una gota de agua desplazándose sobre una superficie.

La cuestión es que, hasta ahora, no pasaba de ser un divertimento la observación de la gota por los limpiaparabrisas. Ahora, la cosa es más delicada, por cuanto la conducción automática requiere una identificación sin ambigüedad de los elementos que se sitúan en relación con el vehículo y la exigencia es que la superficie quede limpia de agua con el aire, para garantizar una visión artificial apropiada. En otros ámbitos, conocer y controlar la distribución de las gotas incide en la calidad del producto acabado, como ocurre en la pintura de objetos o garantizar la máxima cobertura del producto líquido aplicado como ocurre en la aplicación de pesticidas.

La interpretación clásica se ha basado en las fuerzas superficiales que condicionan que se formen gotas esféricas o planas y las presiones sobre la superficie son las determinantes del contacto liquido superficie. De hecho, las gotas de agua tienden a minimizar su superficie y de ahí la tendencia a formar gotas esféricas. Las fuerzas de adhesión están en relación con la estructura de la superficie y la tensión del fluido de la gota. Una aplicación de interés se da en las superficies autolimpiantes, basada en el carácter repelente al agua de la doble estructura hidrofóbica, de forma que la superficie de contacto y la fuerza de adhesión se deben reducir para que la autolimpieza tenga lugar. En el fondo, se imita el comportamiento de la epidermis y las ceras que la recubren. En el caso de la famosa planta de loto, posee una papilas diminutas, de unos 10 a 20 micras de altura y de 10 a 15 micras de anchura, en las que se sitúan las ceras que le otorgan el carácter hidrófobo y le confieren la doble estructura citada. El efecto tiene mucho interés para las plantas por ser un mecanismo de defensa contra los patógenos, bien sean hongos o algas y una forma de evitar la disminución de la producción fotosintética debida a la acumulación de suciedad que dificulta la captura de la radiación lumínica. También lo es para animales como mariposas u otros insectos que no tienen la opción de limpiar todas las partes del cuerpo.

La cuestión es que, recientemente, se ha concluido en que las fuerzas capilares y viscoelásticas no son suficientes para explicar la diferencia de velocidad a las que se mueven las gotas de agua sobre las superficies. Superficies idénticas con recubrimientos idénticos, contemplan velocidades de desplazamiento diferentes. Investigadores del Instituto Max Planck de investigación sobre polímeros, han identificado la incidencia de la fuerza electrostática, advirtiendo que las gotas neutras sobre una superficie de aislante, se cargan eléctricamente y si la superficie es conductora, la gota devuelve su carga a la misma. Los productos agregados a las superficies de los parabrisas, son determinantes para el comportamiento dinámico de las gotas de agua. Hay que tener en cuenta para el agua las fuerzas electrostáticas y no hay que suponerlas neutras, como hasta ahora, porque pueden cargarse, lo que visibiliza el efecto de la fuerza electrostática. Esto hace que el tratamiento en áreas que van desde la impresión hasta los relacionados con la gestión del agua, deben tener en cuenta el carácter electrostático de las gotas que determina diferencias de la velocidad de desplazamiento, que hasta ahora había estado ausente de las consideraciones teóricas del agua sobre superficies.

Las cualidades de autolimpieza de superficies superhidrófobas a escala nanoscópica eran extensiones de la experiencia a nivel microscópico. Al descubrir las propiedades quimicofísicas específicas de la hoja de loto se abrió la posibilidad de emplear el efecto en las superficies artificiales. Una vez más, se imita a la Naturaleza cuando se requieren procesos efectivos. A partir de ese momento se han desarrollado a nivel nanotecnológico tratamientos de recubrimientos, pinturas en materiales de construcción o tejidos y otras superficies que se pretende mantener secas y limpias imitando los mecanismos de las plantas, como la de loto. Ahora la observación minuciosa del comportamiento de las gotas en las distintas superficies, incorpora argumentos de electricidad estática para una explicación cabal del proceso. La aparente neutralidad el agua mantiene oculta su electroactividad que se pone de manifiesto cuando se observa en su intimidad.