Los científicos rediseñan las superficies para combatir la peligrosa acumulación de hielo
La formación de hielo es un grave problema de seguridad en los sectores del transporte, la energía y las infraestructuras. La acumulación de hielo puede dañar los aviones, afectar a la eficiencia de las turbinas eólicas y comprometer los sistemas viarios y ferroviarios. Además, muchas de las tecnologías anticongelantes y descongelantes actuales se basan en sistemas de calefacción que consumen mucha energía o en productos químicos que pueden ser perjudiciales para el medio ambiente. El proyecto SURFICE(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, se propuso diseñar alternativas más inteligentes, seguras y sostenibles. Centrándose en la ingeniería de superficies y la ciencia de los materiales, el equipo estudió cómo pequeñas características físicas o químicas de las superficies podían impedir la formación o adherencia del hielo.
Un gran avance en la protección contra el hielo
Uno de los principales avances de SURFICE se produjo gracias a un novedoso método denominado «fobia al hielo potenciada por la discontinuidad». Según el coordinador del proyecto, Carlo Antonini de la Universidad de Milano-Bicocca: «las discontinuidades representan un punto débil entre el hielo y la superficie, lo cual permite que se desprenda más fácilmente». Con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie(se abrirá en una nueva ventana), los investigadores estudiaron cómo las variaciones a nanoescala o submilimétricas de la elasticidad superficial o la composición química pueden interrumpir la unión entre el hielo y una superficie. Dichos principios se utilizaron para desarrollar nuevos revestimientos y tratamientos superficiales que reducen la adherencia sin necesidad de calor ni productos químicos. En un estudio prometedor, se demostró que un revestimiento de baja adherencia fabricado mediante deposición química de vapor iniciada(se abrirá en una nueva ventana) reduce la formación de hielo. El revestimiento funcionó especialmente bien cuando se combinó con un sistema electromecánico que consume muy poca energía.
Pruebas de materiales antihielo en condiciones meteorológicas extremas
Muchos materiales funcionan bien en laboratorio, pero fallan en condiciones duras. El equipo de SURFICE abordó esta cuestión desde el principio dando prioridad a la durabilidad. «Es importante diseñar materiales y procesos que incluyan la durabilidad como requisito previo», afirma Antonini. Uno de los investigadores noveles del proyecto desarrolló un protocolo de pruebas completo para evaluar la resistencia de los revestimientos a los cambios de temperatura, la humedad y el desgaste mecánico. También se evaluó la seguridad medioambiental de los revestimientos. Si bien las sustancias perfluoradas siguen ofreciendo un gran rendimiento, el equipo investigó alternativas más seguras, como materiales a base de silicona, para cumplir el Reglamento REACH de la Unión Europea y reducir los riesgos medioambientales.
Tecnologías antihielo para aviones eléctricos y drones
Los nuevos aviones y drones eléctricos tienen una energía a bordo limitada, con lo cual los sistemas tradicionales de deshielo resultan poco prácticos. Ahí entran en juego los revestimientos pasivos de SURFICE. «Una tecnología basada en el recubrimiento, como la propuesta en SURFICE, es idealmente pasiva», afirma Antonini. «En términos más realistas, puede ayudar a reducir el aporte de energía necesario para el antihielo o el deshielo, lo cual es especialmente importante para los aviones pequeños y los sistemas de nueva generación». Ello podría contribuir a reducir el impacto climático de la aviación, a la vez que los nuevos sistemas de movilidad serían más resilientes y fiables en entornos fríos.
Crear talento investigador para soluciones antihielo sostenibles
Una de las piedras angulares de SURFICE era su programa de formación. Trece investigadores noveles se integraron en proyectos interdisciplinarios que abarcan la ciencia de los materiales, la física y la ingeniería. Un punto de inflexión clave se produjo en el tercer año del proyecto, cuando los jóvenes investigadores empezaron a iniciar colaboraciones más allá de sus tareas individuales. «Empezaron a ayudarse mutuamente a impulsar sus proyectos más allá de lo que habían propuesto inicialmente los supervisores durante la preparación de la propuesta», recuerda Antonini. Dicho espíritu de trabajo en equipo aceleró los avances y sentó las bases de futuras investigaciones.
