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Dec 05, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 44 (2023) Citar este artigo

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Materiais de construção com superfícies hidrofóbicas podem apresentar maior vida útil, evitando a absorção ou difusão de umidade através de suas superfícies. Para o concreto utilizado na construção, esta hidrofobicidade pode prevenir a corrosão das barras de aço da armadura. Os geopolímeros são um novo material ligante sem cimento que tem sido extensivamente estudado para substituir o cimento Portland. Contudo, semelhante ao concreto normal, os geopolímeros são suscetíveis à absorção de umidade. Este artigo apresenta a fabricação de uma superfície superhidrofóbica e autolimpante em um geopolímero de cinza volante como método para evitar a entrada de umidade. Um revestimento compósito de solução de polidimetilsiloxano (PDMS) contendo micropartículas dispersas de politetrafluoroetileno (PTFE) ou estearato de cálcio (CS) foi aplicado por imersão para formar a superfície hidrofóbica. Além disso, cinzas volantes foram incorporadas às micropartículas de PTFE e CS para aumentar a rugosidade da superfície e reduzir o custo do material. Os resultados experimentais mostraram que o revestimento contendo micropartículas de CS proporcionou uma superfície hidrofóbica com ângulo de contato de 140°, enquanto aqueles contendo micropartículas de PTFE proporcionaram uma superfície superhidrofóbica com ângulo de contato de 159°. A incorporação de cinzas volantes resultou em aumento da rugosidade superficial, levando a um maior ângulo de contato e menor ângulo de deslizamento. Um ângulo de contato de 153° com um ângulo de deslizamento de 8,7° foi observado na superfície revestida com PTFE/cinza volante. O processo de limpeza foi demonstrado com um teste em que a poeira foi removida por gotículas de água que rolavam pela superfície. O revestimento testado exibiu propriedades de autolimpeza e impermeabilização e poderia, assim, melhorar a sustentabilidade dos materiais na construção civil.

A hidrofilicidade superficial ou molhabilidade dos materiais de construção é um dos parâmetros mais influentes que afetam a sua vida útil. A umidade pode ser absorvida pela matriz do concreto, resultando em rachaduras, crescimento de algas e fungos1 e corrosão das barras de aço de reforço2. Além disso, a poeira pode depositar-se nos materiais de construção, exigindo limpeza e resultando em custos adicionais de manutenção. Portanto, o desenvolvimento de superfícies superhidrofóbicas e autolimpantes para materiais de construção é significativo para proteger a matriz da entrada de água e permitir a fácil remoção de poeira pelo deslizamento da água3. Superfícies superhidrofóbicas apresentam baixa força de adesão e energia superficial, reduzindo o acúmulo de partículas de poeira e facilitando a limpeza superficial durante as chuvas4. A superhidrofobicidade também proporciona proteção antimicrobiana e anticorrosiva ao concreto, prolongando assim sua vida útil.

Uma superfície superhidrofóbica é definida como uma superfície com ângulos de contato estático com água superiores a 150°5. Um ângulo de deslizamento inferior a 10° também é necessário para propriedades de autolimpeza, juntamente com um alto ângulo de contato6. Um baixo ângulo de deslizamento é referido como “efeito lótus” após o comportamento superhidrofóbico e autolimpante das folhas de lótus7,8.

Nas indústrias de construção e têxtil, um composto à base de silício é frequentemente utilizado como agente repelente de água para produzir um revestimento hidrofóbico9,10,11. Pulverização, revestimento por imersão e pintura são técnicas simples e econômicas para gerar superfícies superhidrofóbicas em materiais de construção3,12,13,14. Devido à sua baixa energia superficial, o polidimetilsiloxano (PDMS) é um importante composto à base de silício amplamente utilizado como revestimento de base para alcançar hidrofobicidade . Porém, o uso apenas de PDMS resulta em má adesão à superfície têxtil e não proporciona rugosidade superficial e propriedades de autolimpeza; assim, o material resultante tem durabilidade limitada após exposição a ambientes adversos. Geralmente, a molhabilidade de superfícies sólidas é controlada pela composição química e características geométricas da superfície.