A21 Contaminação de Superfícies Adesivas

Tópico

As cerdas adesivas do inseto são estruturas minúsculas que lhe permitem aderir às superfícies, e sua eficácia depende inteiramente do contato direto de suas pontas com a superfície. Quando essas cerdas são contaminadas por poeira, óleos, esporos ou outros poluentes ambientais, esse contato é interrompido e a adesão que as cerdas podem gerar é drasticamente reduzida. O grau de obstrução das cerdas adesivas pelo contaminante não é um fenômeno de tudo ou nada, mas depende de dois fatores simultaneamente: a concentração do contaminante presente no ambiente e a afinidade do contaminante pela superfície das cerdas. Concentrações mais altas e maior afinidade resultam em uma fração maior das cerdas adesivas obstruídas, embora essa fração tenda a se estabilizar quando a área da superfície disponível para o contaminante se satura.

Quando o contaminante que cobre os fungos adesivos é um líquido — como óleo ou água contaminada — ocorre um efeito adicional: forças capilares são geradas entre o fungo e a superfície. Essas forças capilares podem aumentar ou diminuir a adesão, dependendo de quão bem o líquido molha o fungo. Se o ângulo de contato do líquido com o fungo for menor que 90 graus, o líquido acaba preenchendo o espaço entre o fungo e o substrato. Isso aumenta a força capilar, mas simultaneamente reduz o contato direto entre o fungo e a superfície, do qual depende a adesão por forças de van der Waals.

Essa dupla influência do líquido produz um resultado paradoxal: uma pequena quantidade de líquido pode aumentar temporariamente a adesão dos fungos graças a essa mesma força capilar, mas quando o líquido se acumula em excesso, ele encapsula completamente os fungos pegajosos. Esse encapsulamento impede qualquer contato direto entre o fungo e a superfície, anulando a adesão em vez de reforçá-la.

Diante de toda essa poluição, alguns insetos têm sua própria defesa: suas patas são cobertas por estruturas super-hidrofóbicas, o mesmo tipo de microestrutura que produz o efeito lótus em certas folhas. Essas estruturas permitem que o inseto se autolimpe enquanto caminha. As partículas poluentes ficam retidas nas pontas dessas microestruturas, em vez de nas próprias cerdas adesivas, e se desprendem assim que a pata toca uma nova superfície durante o movimento, com uma taxa de limpeza diretamente proporcional à velocidade de caminhada do inseto.

Quanto mais rápido o inseto caminha, mais rápido suas estruturas super-hidrofóbicas são limpas das partículas acumuladas, e essa limpeza progressiva é o que permite que as cerdas adesivas recuperem, passo a passo, a superfície de contato direto que a poluição havia removido — restaurando a adesão que tinham antes de serem contaminadas.

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