Delgado, transparente y ligeramente gomoso al tacto, la fórmula en aerosol podría eliminar el hielo de los equipos, los aviones y los parabrisas de los automóviles con sólo la fuerza de la gravedad o una brisa suave. Esto podría tener importantes implicaciones en industrias como la energía, el transporte y la navegación, donde el hielo es un problema constante en los climas fríos.
El nuevo recubrimiento también podría dar lugar a un ahorro de energía en grandes congeladores, que hoy en día se basan en sistemas de descongelación complejos y requieren mucha energía. Un recubrimiento que repele hielo podría hacer el mismo trabajo con un consumo energético cero, por lo que podría hacer los congeladores domésticos e industriales hasta un 20 por ciento más eficiente.
El revestimiento, que se detalla en un nuevo artículo publicado en la revista 'Sciende Advances', está hecho de una mezcla de cauchos sintéticos comunes, por lo que es diferente de los enfoques anteriores que se basaban en la fabricación de superficies muy repelentes al agua o muy resbaladizas.
"Los investigadores han estado tratando durante años de disminuir la fuerza de adhesión de hielo con la química, haciendo superficies que repelen más y más el agua --explica Kevin Golovin, estudiante de doctorado en Ciencias de Materiales e Ingeniería--. Hemos descubierto un nuevo mando para activar, utilizando la física para cambiar la mecánica de cómo se desprende el hielo de una superficie".
Dirigido por Anish Tuteja, profesor asociado de Ciencia e Ingeniería de Materiales, el equipo inicialmente experimentó con superficies que también repelen el agua, pero vio que no eran eficaces en la eliminación de hielo. Sin embargo, durante sus experimentos, se dio cuenta de algo inesperado: los revestimientos de caucho funcionan mejor para repeler el hielo, incluso cuando no son repelentes al agua.
Con el tiempo, descubrieron que la capacidad de repeler el agua no era importante y que los revestimientos de caucho repelen hielo debido a un fenómeno diferente, llamado "cavitación interfacial". Golovin explica que dos superficies rígidas --por ejemplo, el hielo y el parabrisas de un automóvil-- se pueden adherir firmemente, lo que requiere una gran cantidad de fuerza para romper el vínculo entre ellos. Pero debido a la cavitación interfacial, un material sólido pegado a una superficie de goma se comporta de manera diferente e, incluso, una pequeña cantidad de fuerza puede deformar la superficie de goma, rompiendo el sólido.
AUMENTA LA DURABILIDAD
El nuevo enfoque hace que sea posible mejorar dramáticamente la durabilidad en comparación con los recubrimientos repelentes de hielo anteriores, que se basaron en materiales frágiles que perdieron sus habilidades de eliminar hielo después de pocos ciclos de congelación-descongelación. Los nuevos recubrimientos se comprobaron en una variedad de pruebas de laboratorio, incluyendo pruebas de pelado, la corrosión de niebla salina, altas temperaturas, abrasión mecánica y cientos de ciclos de congelación-descongelación.
El equipo también ha encontrado que alterando ligeramente la suavidad y elasticidad del recubrimiento se puede ajustar su grado de repelencia del hielo y durabilidad. Superficies más blandas tienden a ser más repelentes del hielo pero menos duraderas, mientras que sucede al contrario en recubrimientos más duros. Golovin cree que que la flexibilidad les permitirá crear recubrimientos para una gran variedad de aplicaciones.
"Un revestimiento del avión, por ejemplo, tendría que ser muy duradero, pero podría ser menos repelente del hielo a causa de los fuertes vientos y las vibraciones que podrían ayudar a eliminar el hielo --apunta Golovin--. Un revestimiento de un congelador, por el contrario, podría ser menos duradero, pero tendría que eliminar el hielo con sólo la fuerza de la gravedad y ligeras vibraciones. La gran cuestión acerca de nuestro enfoque es que es fácil ajustar con precisión para cualquier aplicación".
El equipo ya ha diseñado cientos de fórmulas repelentes de hielo. Algunos son ásperas al tacto, algunos lisos; algunos vierten el agua y otros no. "Creo que la primera aplicación comercial será en plásticos para el envasado de alimentos congelados comerciales, donde la adherencia es a menudo un problema. Probablemente lo veremos el próximo año --apunta Tuteja--. El uso de esta tecnología en lugares como coches y aviones va a ser muy complejo debido a los estrictos requisitos de durabilidad y seguridad, pero estamos trabajando en ello".