Durante décadas, hemos culpado al poder corrosivo de la lluvia a las sales disueltas, los ácidos y el incesante tamborileo que desgasta las capas protectoras. Las pinturas, las películas de polímero y las capas de óxido se diseñaron para resistir el ataque químico. Pero resulta que las gotas de lluvia han estado ocultando un secreto impactante: llegan cargadas con una carga eléctrica lo suficientemente fuerte como para perforar un agujero a través de un recubrimiento aislante, no rayando ni disolviendo, sino literalmente soplando un pequeño agujero en él, como una chispa que salta un espacio.

Un nuevo estudio dirigido por Zhongyuan Ni, Rüdiger Berger y Hans-Jürgen Butt en el Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros en Maguncia, Alemania, ha revelado este fenómeno electrizante. El culpable es algo llamado 'electrificación por deslizamiento', un proceso solo cuantificado recientemente. Cuando una gota de agua se desliza sobre una superficie aislante, como una hoja, una pared pintada, un vidrio de ventana o un panel de plástico, arranca carga de esa superficie y deja una carga opuesta detrás. Estas cargas no son triviales: se han medido gotas de hasta 9,000 voltios.

El equipo quería saber qué sucede cuando una gota cargada aterriza en una superficie. Liberaron gotas de 35 microlitros, aproximadamente del tamaño de una gota de lluvia grande, con una pizca de sal para imitar el agua de lluvia, sobre una superficie inclinada a 50 grados. Las gotas se deslizaron unos cuatro centímetros, adquirieron una carga, rodaron por el borde y cayeron cinco milímetros sobre una placa de cobre recubierta con una película de teflón de 60 nanómetros, uno de los recubrimientos más químicamente resistentes disponibles. Las superficies inclinadas incluyeron una hoja de una planta Tradescantia spathacea, un tablero de espuma de PVC y una lámina de poliestireno transparente, superficies del mundo real que una gota de lluvia podría encontrar.

Las cargas adquiridas variaron de 0.2 nanoculombios de la hoja a dos nanoculombios del cuarzo fluorado. Un nanoculombio en una gota de lluvia se traduce en unos pocos miles de voltios. Después de 3,000 gotas, aproximadamente una tarde de lluvia moderada, la placa de cobre debajo de las cuatro superficies se había corroído, a pesar del recubrimiento de teflón. La microscopía de fuerza atómica reveló hoyos de varios nanómetros de profundidad, más profundos que toda la película de teflón, penetrando completamente hasta el metal. Las gotas que cayeron directamente sin deslizarse (y por lo tanto sin carga) dejaron la superficie prístina después de los mismos 3,000 impactos.

Las cámaras de alta velocidad capturaron el mecanismo en acción. Una gota neutra mantiene un fondo liso y redondo hasta el contacto, pero el lado inferior de una gota cargada se estira en un cono de Taylor, una forma afilada que se forma cuando la fuerza electrostática supera la tensión superficial. Esto indicó que el campo eléctrico entre la gota y el metal se había vuelto lo suficientemente fuerte como para deformar el agua. Modelando la gota como una esfera conductora que se cierne sobre una pared conductora, el equipo calculó que una gota que lleva dos nanoculombios alcanza 60 kilovoltios por milímetro, el umbral de ruptura del teflón, mientras aún está a unos 10 micrómetros de la superficie. Para el poliestireno, que se descompone a 19 kilovoltios por milímetro, la ruptura ocurre a 50 micrómetros de distancia.

Cuando el recubrimiento deja de aislar, la carga se abre paso en una ruptura dieléctrica en miniatura, el mismo modo de falla que mata a los condensadores. La transferencia de carga es casi total: una gota que llega con dos nanoculombios descargó 1.8 en el cobre y rebotó con solo 0.016 nanoculombios, menos del 1% de lo que comenzó.

Este efecto tiene límites. Las películas de poliestireno de doce micrómetros fueron perforadas, pero las películas de 130 micrómetros sobrevivieron. Sin embargo, la mayoría de los recubrimientos de pintura tienen solo unos pocos micrómetros de espesor, y las cargas a escala de nanoculombios pueden atravesar la mayoría de ellos. Una vez violado, el metal expuesto se encuentra en una gota salada con un potencial eléctrico fresco, lo que permite que la electroquímica ordinaria corroa la superficie que se suponía que estaba protegida.

El equipo identificó los productos de corrosión utilizando espectroscopía Raman y difracción de rayos X: óxido cuproso y cloruro cúprico básico, el compuesto verde pálido que se ve en los techos de cobre desgastados. El mapeo elemental mostró oxígeno y cloro inundando, mientras que el flúor y el car