Superficies repelentes de hielo

Un equipo de científicos de Harvard afirma que ha creado materiales que pueden directamente prevenir la formación de hielo en sus superficies.0 Los investigadores señalan que su descubrimiento, publicado en el último número de ACS Nano, podría aplicarse no sólo a la aviación, sino también a la pavimentación de calles, la construcción, la transmisión de energía, y prácticamente cualquier otra industria para la cual el deshielo química o física sea una preocupación.


"Lo que queremos hacer es impedir que se forme el hielo", explica Joanna Aizenberg, científica de materiales y líder del proyecto.


Cuando una gota de hielo incipiente golpea una superficie convencional, ésta se extiende y adhiere, convirtiéndose en una base para la agregación de más gotitas y finalmente creando una capa de hielo. Sin embargo, las superficies de Aizenberg son superhidrofóbicas, lo que literalmente significa "tienen mucho miedo del agua."


Contienen patrones geométricos del tamaño de unos micrómetros, incluyendo columnas, ladrillos y otras estructuras, que hacen que las gotas reboten antes de que puedan adherirse.


"La característica clave es que diseñamos estas estructuras de forma que la fricción sea prácticamente nula", explica Aizenberg. "Las gotitas son efectivamente desviadas antes de que se pueda llevar a cabo la formación de hielo." En las pruebas, Aizenberg y sus compañeros han encontrado que los materiales resisten la acumulación de hielo hasta que la temperatura cae a -30 °C. Eso es mucho más frío que prácticamente cualquier entorno industrial, señala ella. Incluso a temperaturas ultra bajas, cuando se empieza a perder la repelencia al hielo, no todo está perdido. El hielo que se forma está ancorado de forma muy débil, por lo que retirarlo sólo requiere una pequeña fracción de la fuerza normal--menos del 10 por ciento--necesaria para retirarlo de las superficies normales. "Es muy fácil de arrancar, porque sólo está en contacto con la superficie en los extremos de estos detalles nanoestructurados", indica Aizenberg. "Se puede eliminar simplemente con un flujo de aire."


Las nanoestructuras pueden ser grabadas o moldeada en metal, caucho, u otras sustancias, añade Aizenberg, cuyo grupo ha solicitado una patente sobre el método y tiene planeado comercializarlo. No está claro cuánto costaría añadir esta resistencia al hielo a una superficie determinada, reconoce Aizenberg, pero predice que será una cantidad lo suficientemente baja para no descartar su uso. También queda por demostrar si la aplicación en superficie de las nanoestructuras requerirá una actualización periódica. Su equipo está llevando a cabo estudios en túneles de viento para ver cuán duraderos son los materiales, analizando su capacidad para soportar altas velocidades y otras tensiones del mundo real.


Aunque los aviones son un destino obvio para los materiales resistentes al hielo, Aizenberg señala que otra aplicación importante sería en la construcción. La acumulación de hielo en los techos puede poner en peligro su integridad estructural. Los tejados fabricados con superficies que no permitieran la adhesión de hielo podrían evitar colapsos catastróficos.


Matthew Herman, físico de la construcción de la empresa internacional de ingeniería Buro Happold, afirma que la tecnología repelente de hielo sería muy útil para los edificios grandes. "Muchos edificios históricos de Nueva York, Boston y Chicago se construyeron con repisas", señala Herman. "Son preciosas para crear sombras y texturas, pero permiten que la nieve se acumule. Con el tiempo se acumula suficiente agua y hielo que la repisa se puede caer, y nos vemos obligados a poner un andamio o para proteger a la gente que pasa por debajo. "


Howard Stone, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial de la Universidad de Princeton, afirma que el trabajo "maravillosamente creativo" de Aizenberg presenta múltiples oportunidades comerciales. Él se preguntó si la aplicación de materiales resistentes al hielo alteraría el comportamiento aerodinámico de una superficie, como el ala de un avión, pero Aizenberg y sus colegas han examinado la cuestión en profundidad e indican que probablemente la aerodinámica no se vera afectada. Tienen planeado publicar estos datos en un próximo artículo.


FUENTE: Technology Review