Innovative self-cleaning coatings and paints offer numerous opportunities to reduce maintenance costs, enhance building aesthetics, and possibly improve air quality. However, challenges such as ensuring durability and scalability remain.
Los revestimientos y pinturas autolimpiantes se pueden utilizar en la construcción moderna para reducir los costos de mantenimiento, mejorar la durabilidad y respaldar la sostenibilidad. Los revestimientos autolimpiantes pueden tener propiedades hidrófobas o hidrófilas, que les permiten eliminar la suciedad a través del agua de lluvia. Los recubrimientos hidrofóbicos también pueden evitar que se apliquen a las paredes sustancias no autorizadas, como graffitis o anuncios. Los recubrimientos superoleófobos pueden eliminar el polvo contaminado con petróleo de áreas cercanas a playas o industrias sin detergentes. Los recubrimientos fotocatalíticos se pueden utilizar para la absorción de sonido, la eliminación de olores y la desinfección.
A la luz de los crecientes niveles de contaminación del aire, la construcción moderna requiere materiales que tengan funciones de autolimpieza. Estos materiales de la nueva era no sólo ayudan a mejorar la calidad del aire, sino que también añaden encanto a los edificios, especialmente en zonas urbanas e industriales concurridas. Este artículo profundiza en el ámbito de los recubrimientos y pinturas autolimpiantes discutiendo sus usos y beneficios en las prácticas de construcción.
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Producción y Beneficios de Recubrimientos y Pinturas Autolimpiantes
Se pueden impartir propiedades de autolimpieza a una pintura o revestimiento controlando su humectabilidad (hidrófoba o hidrófila) o actividad fotocatalítica. La humectabilidad resulta del equilibrio entre las fuerzas de cohesión y adhesión. Tanto los materiales superhidrófilos como los superhidrófobos pueden presentar un comportamiento de autolimpieza. El primero lo logra mediante una lenta capa de agua (autolimpieza a base de agua), mientras que el otro lo logra mediante el rápido movimiento del agua sobre la superficie (autolimpieza sin agua).
Existen técnicas que se utilizan para fabricar recubrimientos y pinturas autolimpiantes, como recubrimiento por inmersión, recubrimiento por rotación, electrodeposición, tratamiento con plasma, ensamblaje capa por capa, electrohilado y grabado químico.
Los fotocatalizadores como TiO2, SnO2 y ZnO tienen la capacidad de descomponer los contaminantes de la superficie cuando se exponen a la luz, eliminándolos eficazmente de la pintura o el revestimiento. Cuando estos materiales se iluminan, generan agentes oxidantes como peróxido de hidrógeno y radicales hidroxilo que pueden descomponer los contaminantes de una superficie en subproductos menos dañinos como CO2 y agua. La presencia de bacterias en las superficies de los edificios puede provocar decoloración, corrosión, grietas, descomposición del material, debilitamiento y disolución. Por lo tanto, los recubrimientos que contienen propiedades, como las nanopartículas de óxido metálico, demuestran capacidades de autolimpieza superiores.
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Además de mantener limpios los exteriores de los edificios por sí solos, estos revestimientos y pinturas especiales también pueden personalizarse para resistir el empañamiento, la formación de hielo, la corrosión y separar el aceite del agua. Actualmente, la limpieza de edificios implica principalmente técnicas mecánicas que consumen mucha mano de obra, agua y electricidad. Además, los residuos generados durante la limpieza suelen acabar en los sistemas de alcantarillado, lo que contribuye a la contaminación del agua. Sin embargo, el uso de revestimientos y pinturas autolimpiantes puede reducir los costos de mantenimiento de la infraestructura al prevenir daños y eliminar la necesidad de volver a pintar.
Usos de revestimientos y pinturas autolimpiantes
Los recubrimientos autolimpiantes han encontrado aplicaciones en sectores como la construcción, la moda, la automoción y más.. Tras el impacto de la COVID-19, ha aumentado la necesidad de recubrimientos con propiedades de autolimpieza y eliminación de gérmenes. Estos recubrimientos ahora se están expandiendo más allá de sus entornos tradicionales y también están encontrando uso en entornos críticos como hospitales e instituciones educativas.
Un uso importante de estos recubrimientos es en proyectos de construcción modernos, particularmente en vidrios de ventanas y aplicaciones de pintura externa. La acumulación de contaminantes, gases, polvo y aerosoles en el aire provoca con frecuencia depósitos y un aspecto desgastado en las superficies de los edificios, acelerando su deterioro. Por lo tanto, al incorporar revestimientos y pinturas autolimpiantes no sólo mejoramos la calidad del aire que rodea los edificios sino que también simplificamos las tareas de mantenimiento.
Además, los revestimientos y pinturas autolimpiantes, que se limpian solos y repelen el agua, actúan como barreras para evitar materiales no autorizados como graffitis o anuncios. Asimismo, en zonas cercanas a industrias o playas, los recubrimientos superoleófobos que repelen el petróleo pueden eliminar eficazmente el polvo contaminado con petróleo sin necesidad de detergentes. Los revestimientos fotocatalíticos tienen usos como absorber el sonido a lo largo de carreteras y paredes de túneles, esterilizar quirófanos y eliminar olores en los azulejos del baño.
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Desafíos en revestimientos y pinturas autolimpiantes
Despite the advancements in self-cleaning coatings and paints, significant challenges remain that hinder their practical application and longevity. These products encounter problems related to aging and environmental degradation, highlighting the necessity for continuous research and development. The interaction of these coatings with atmospheric charges and radicals can change their surface properties, resulting in reduced mechanical stability and diminished functionality. This degradation affects their effectiveness and reduces their useful life. It is therefore essential to evaluate performance of these coatings in diverse real-world environments, such as urban, industrial, and rural settings.
Además, la integración de estos revestimientos con materiales de construcción porosos como el hormigón presenta desafíos adicionales. Las complejas características de la superficie del hormigón pueden provocar una mala adherencia, lo que provoca daños o delaminación del revestimiento. El rendimiento de los recubrimientos fotocatalíticos también depende de varias variables, incluida la intensidad de la luz, la naturaleza de las superficies del edificio (como carreteras y paredes) y la presencia de otros compuestos químicos. Estos factores, junto con reacciones superficiales competitivas, pueden influir significativamente en la eficacia de estos recubrimientos.
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A pesar de los avances logrados en recubrimientos y pinturas autolimpiantes todavía existen obstáculos que impiden su uso y efectividad a largo plazo. Estos productos enfrentan desafíos relacionados con el envejecimiento y el deterioro ambiental, lo que subraya la importancia de la investigación y la innovación. La forma en que estos recubrimientos interactúan con elementos y radicales puede cambiar las características de su superficie, lo que resulta en una reducción de la resistencia y la funcionalidad. Esta disminución afecta su eficiencia y acorta su vida útil. Por lo tanto, es fundamental evaluar qué tan bien funcionan estos recubrimientos en entornos de la vida real.
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Otro desafío importante en los recubrimientos y pinturas autolimpiantes radica en la escalabilidad y asequibilidad de estas tecnologías. Aunque ciertos materiales muestran resultados alentadores, en entornos de laboratorio controlados los gastos sustanciales relacionados con la expansión de la producción para aplicaciones comerciales obstaculizan su viabilidad.
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En estudios recientes Se ha centrado la atención en mejorar las características de los revestimientos autolimpiantes, como dureza, flexibilidad, resistencia a los arañazos y calidad transparente. Estas características desempeñan un papel no sólo a la hora de mantener los edificios visualmente agradables, sino también a la hora de garantizar su resistencia y utilidad duraderas en diferentes condiciones climáticas.
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Perspectivas de futuro
Es crucial que la industria de la construcción y los materiales se centre en mejorar los revestimientos y pinturas autolimpiantes. Desarrollar productos que puedan soportar factores ambientales es clave. La utilización de avances como el aprendizaje automático y la inteligencia artificial juega un papel importante. En la mejora de los procedimientos de diseño, garantizando simulaciones y mejorando los métodos de fabricación para cumplir con los requisitos de la industria de manera efectiva.
Mediante la incorporación de nanomateriales podemos mejorar la resistencia y la protección UV de los recubrimientos, haciéndolos más duraderos. Las capacidades de autorreparación también pueden reducir los gastos de mantenimiento y prolongar la vida útil de los productos, lo que podría beneficiar económicamente a las empresas. Además, es fundamental priorizar las prácticas ecológicas para promover el crecimiento y proteger el medio ambiente.
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