(Phys.org) - Un equipo de investigadores de la Universidad de Harvard ha inventado una forma de mantener cualquier superficie metálica libre de hielo y escarcha. Las superficies tratadas arrojan rápidamente incluso pequeñas, incipientes gotas de condensación o heladas simplemente por gravedad. La tecnología evita que las capas de hielo se desarrollen en las superficies, y cualquier hielo que se forme, se desliza sin esfuerzo.

El descubrimiento, publicado en línea como un manuscrito recién aceptado en ACS Nano el 10 de junio tiene implicaciones directas para una amplia variedad de superficies metálicas, como las que se utilizan en los sistemas de refrigeración, turbinas de viento, aeronave, buques marinos, y la industria de la construcción.

El grupo, dirigido por Joanna Aizenberg, Amy Smith Berylson Profesora de Ciencia de Materiales en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard (SEAS) y Miembro de la Facultad Principal del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica en Harvard, introdujo previamente la idea de que era posible crear una superficie que evitara completamente el hielo con recubrimientos repelentes de hielo, inspirado en la hoja de loto repelente al agua. Sin embargo, esta técnica puede fallar en condiciones de alta humedad, ya que las texturas de la superficie se recubren de condensación y escarcha.

"La falta de una forma práctica de eliminar los defectos intrínsecos y las inhomogeneidades que contribuyen a la condensación del líquido, clavar, congelación, y fuerte adherencia, han planteado la cuestión de si alguna superficie sólida (independientemente de su topografía o tratamiento) puede ser verdaderamente preventiva del hielo, especialmente con mucha humedad, condiciones de formación de escarcha, "Dijo Aizenberg.

Para combatir este problema, los investigadores inventaron recientemente una tecnología radicalmente diferente que es adecuada tanto para alta humedad como para presión extrema, llamadas SLIPS (superficies porosas con infusión de líquido resbaladizo). Los SLIPS están diseñados para exponer un interfaz líquida molecularmente plana, inmovilizado por un sólido nanoestructurado oculto. En estas superficies resbaladizas ultra suaves, fluidos y sólidos por igual, incluidas gotas de agua, condensación, escarcha, e incluso hielo sólido, puede deslizarse fácilmente.

El desafío era aplicar esta tecnología a superficies metálicas, especialmente porque estos materiales son omnipresentes en nuestro mundo moderno, desde alas de avión hasta barandillas. Aizenberg y su equipo desarrollaron una forma de recubrir el metal con un material rugoso al que se puede adherir el lubricante. El revestimiento se puede esculpir finamente para bloquear el lubricante y se puede aplicar a gran escala, sobre superficies metálicas de formas arbitrarias. Además, el revestimiento no es tóxico y es anticorrosivo.

Para demostrar la robustez de la tecnología, los investigadores lo aplicaron con éxito a las aletas de enfriamiento del refrigerador y lo probaron bajo un condición de congelación profunda. En comparación con los sistemas de enfriamiento "libres de escarcha" existentes, Su innovación evitó completamente las heladas de manera mucho más eficiente y durante más tiempo.

"A diferencia de las superficies icephobic inspiradas en la hoja de loto, que fallan en condiciones de alta humedad, Materiales icephobic basados ​​en SLIPS, como sugieren nuestros resultados, puede prevenir completamente la formación de hielo a temperaturas ligeramente por debajo de 0 ° C al tiempo que reduce drásticamente la acumulación de hielo y la adhesión en condiciones de congelación profunda, condiciones de formación de escarcha, "dijo Aizenberg.

Además de permitir la eliminación eficiente del hielo, la tecnología reduce los costos de energía asociados en varios órdenes de magnitud. Por lo tanto, El enfoque fácilmente escalable para superficies metálicas resbaladizas es muy prometedor para una amplia aplicación en la industria de la refrigeración y la aviación y en otros entornos de alta humedad donde es deseable una superficie helada.

Por ejemplo, una vez que su tecnología se aplica a una superficie, hielo en los tejados, cables letreros al aire libre, y las turbinas eólicas se podrían quitar fácilmente simplemente inclinándolas, ligera agitación, o incluso viento y vibraciones.

"Este nuevo enfoque de los materiales icephobic es una idea verdaderamente disruptiva que ofrece una forma de generar un impacto transformador en los costos de energía y seguridad asociados con el hielo". y estamos trabajando activamente con las industrias de refrigeración y aviación para llevarlo al mercado, "dijo Aizenberg.

Aizenberg también es profesor de Química y Biología Química en el Departamento de Química y Biología Química, y Susan S. y Kenneth L. Wallach Professor en el Radcliffe Institute for Advanced Study, y Director del Instituto Kavli de Ciencia y Tecnología Bionano en Harvard. Sus coautores incluyeron a Philseok Kim, un becario de desarrollo tecnológico en el Instituto Wyss y SEAS; Tak-Sing Wong del Instituto Wyss y SEAS; Jack Alvarenga del Instituto Wyss; Michael J. Kreder del Instituto Wyss; y Wilmer E. Adorno-Martinez de la Universidad de Puerto Rico.