El efecto loto es un fenómeno de superhidrofobia provocado por la rugosidad nanométrica . Su nombre proviene del loto ( Nelumbo spp.), Cuyas hojas exhiben esta característica. Otras plantas, como las hojas de capuchina ( Tropaeolum spp.), Repollo, junco ( Phragmites spp.), Taro ( Colocasia esculenta ) o aguileña ( Aguilegia spp.), Y algunos animales (por ejemplo, las plumas de aves acuáticas), especialmente los insectos, muestran el mismo comportamiento. El efecto loto confiere a la superficie capacidades de autolimpieza: a medida que fluyen, las gotas de agua arrastran polvo y partículas. La capacidad de autolimpieza de las superficies hidrófobas con estructuras microscópicas y nanoscópicas se descubrió en la década de 1970 y su aplicación a los productos biomiméticos se remonta a mediados de la década de 1990.
Debido a su alta tensión superficial , las gotas de agua tienden a encoger su superficie y por tanto a adquirir una forma esférica. En contacto con una superficie, las fuerzas de adherencia de las gotas a la superficie son tales que conducen a la humectación de esta última. Dependiendo de la textura de la superficie y dependiendo de la tensión superficial de las gotas del líquido, se puede encontrar una humectación completa como humectación parcial.
El origen de la autolimpieza radica en una doble estructura hidrofóbica de la superficie. Gracias a esto, la superficie de contacto, y con ella la fuerza de adherencia entre la superficie y las partículas de agua o suciedad, se reduce tanto que da como resultado una autolimpieza. La doble estructura está formada por una epidermis. La capa exterior se llama cutícula donde hay una capa de cera. , La epidermis de la hoja forma papilas de unas micras sobre las que reposan las ceras. Esta capa de cera es hidrófoba y forma la segunda parte de la doble estructura.
De esta forma el agua ya no puede llegar a los intersticios de la superficie de la hoja, lo que tiene como consecuencia que los puntos de contacto entre el agua y la superficie se reducen drásticamente.
Definimos el mojado de un material observando el ángulo de contacto de este último con una gota de agua. Cuando este ángulo es mayor de 90 ° (generalmente entre 90 ° y 120 °), la superficie es hidrofóbica (la superficie de contacto entre el agua y el material es pequeña) y cuando es menor de 90 °, la superficie es hidrofílica (el contacto la superficie entre el agua y el material es alta).
Dado que la tensión superficial de las soluciones acuosas es de suma importancia para la reducción de la superficie de contacto, se entiende bien que la autolimpieza de esta forma no puede ocurrir en el caso de disolventes fuertemente adherentes, es decir, que tales superficies no constituyen protección contra graffiti.
Para la planta, la importancia biológica de este efecto autolimpiante radica en la protección frente a la colonización por microorganismos, patógenos o incluso gérmenes como los hongos o la proliferación de algas.
Lo mismo ocurre con los animales como las mariposas, libélulas y otros insectos que no pueden limpiar todas las partes de su cuerpo solo con sus patas.
Otra ventaja del efecto autolimpiante es que evita la suciedad que podría impedir la penetración de la luz, y con ella la fotosíntesis, y también podría obstruir los estomas.
En el caso de la autolimpieza mediante superficies microscópicas y nanoscópicas superhidrofóbicas, se trata de un fenómeno puramente químico-físico que se puede aplicar biomiméticamente a superficies técnicas. El primer producto comercial en 1999 fue la pintura de fachada autolimpiante (Lotusan®). Mientras tanto, hay alrededor de 50.000 edificios en todo el mundo con este producto solo que han sido revestidos con "revestimientos Lotus".
Otra área de uso son las lentes autolimpiantes: se instalaron en sensores ópticos ubicados en los peajes de las autopistas alemanas. EVONIK AG ha desarrollado prototipos de lacas y plásticos.
Una empresa textil italiana aplicó el principio del efecto loto a los tejidos.
La publicidad a menudo utiliza deliberadamente el nombre falso de "fácil de limpiar" para las superficies que no tienen nada que ver con las superficies autolimpiables según el principio de Lotus.
Aunque el fenómeno de la autolimpieza del loto se conoce en Asia desde hace al menos 2000 años (el loto es entre otros el símbolo de pureza en la religión budista ), es solo desde principios de los años 70, con la Introducción del microscopio electrónico , que el fenómeno del loto fue estudiado por el botánico Wilhelm Barthlott (Barthlott y Ehler, 1977; Barthlott y Wollenweber, 1982; Barthlott, 1992). Originalmente, el trabajo se llevó a cabo principalmente en la capuchina. El primer análisis científico fundamental tuvo lugar en hojas de loto (Barthlott y Neinhuis, 1997). A mediados de la década de 1990, estos dos autores también lograron la primera transposición sobre prototipos técnicos y nació la primera cooperación industrial. Los procesos están patentados. Desde finales de la década de 1990, han sido principalmente los científicos de la física y los materiales los que han explorado este fenómeno de manera intensiva y, mientras tanto, existe una literatura extremadamente importante, así como decenas de patentes derivadas de la patente Lotus-Effekt.
Por la decodificación del principio de funcionamiento de las superficies de loto autolimpiables y su aplicación en productos técnicos, el trabajo de Wilhelm Barthlott ha sido galardonado con numerosos premios (Premio Karl-Heinz-Beckurts en 1997, nominación al “Premio Alemán para Presidente de la Republic ”en 1998, Premio de Investigación de la Fundación Philip Morris en 1999, Premio Alemán de Medio Ambiente en 1999, Premio a la Innovación del Ministerio Federal de Educación e Investigación en 2005, entre otros).