(Phys.org) —Los investigadores han demostrado que los cristales de hielo crecerán a lo largo de líneas rectas de forma controlada en superficies con microrranuras. En comparación con la formación aleatoria de cristales de hielo en superficies lisas, el hielo en las superficies con microrranuras se forma más lentamente y se derrite más rápidamente, lo que podría conducir a métodos mejorados de antihielo y deshielo. La formación de hielo es actualmente un problema importante en una amplia variedad de áreas, incluyendo paneles solares, sistemas de refrigeración, sistemas de transmisión de energía, y aviones, y la nueva superficie puede ayudar a reducir la acumulación de hielo en estos sistemas.

Los investigadores, Ching-Wen Lo, Venkataraman Sahoo, y Ming-Chang Lu en la Universidad Nacional Chiao Tung en Taiwán, han publicado un artículo sobre las superficies para controlar la formación de hielo en un número reciente de ACS Nano .

"En el trabajo, demostramos el control de la nucleación del hielo y la cinética de crecimiento de los cristales de hielo manipulando la escala de rugosidad local, "Lu dijo." El control de la nucleación y el confinamiento de la cinética de crecimiento del hielo pueden mejorar el desempeño antihielo y deshielo en una superficie. Anticipamos que el concepto puede allanar el camino hacia el desarrollo de nuevas superficies antihielo diseñadas ".

La idea clave detrás de las superficies microranuradas es que los cristales de hielo se forman preferentemente, o "nucleado, "en los microsurcos. Por lo tanto, ajustando la forma y el número de microsurcos, los investigadores pudieron controlar la formación de cristales de hielo en la superficie. Demostraron que el hielo que se forma en una superficie especial con microsurcos en forma de V tarda más en cubrir la superficie y se derrite más rápido en comparación con el hielo que se forma en superficies lisas.

Este no es el primer tipo de superficie antihielo que se desarrolla. En los años pasados, Los investigadores han estado diseñando superficies superhidrofóbicas en un esfuerzo por prevenir la formación de hielo. Dado que las superficies superhidrofóbicas repelen el agua, también son "fóbicos al hielo, "exhibiendo una menor adherencia al hielo que las superficies normales. Sin embargo, a temperaturas muy bajas, la mayoría de estas superficies todavía experimentan formación de escarcha. Cuando la escarcha se acumula y cubre toda la superficie, la superficie pierde su propiedad fóbica al hielo. Una de las ventajas de las nuevas superficies microrratadas es que pueden controlar la formación de hielo debido a las heladas.

Una superficie que puede reducir la acumulación de hielo tiene el potencial de impactar en una amplia variedad de áreas. Los efectos negativos del hielo incluyen la reducción de la eficiencia de los paneles solares y los sistemas de refrigeración, dañar el aislamiento eléctrico de los sistemas de transmisión de potencia, comprometer la seguridad de las aeronaves, y dañar los cultivos agrícolas.

"Una de las aplicaciones es aliviar el problema de la formación de hielo en los paneles solares, "Lu dijo." La formación de hielo y la acumulación de nieve en los paneles solares pueden deteriorar su eficiencia de conversión de energía. Nuestro plan futuro es diseñar una superficie con control total del proceso de formación de hielo, incluida la nucleación, crecimiento de cristales, y esparcimiento del hielo ".

Comprender y controlar la formación de hielo puede incluso ayudar a abordar el problema del derretimiento de los glaciares.

"Además, el objetivo final de la investigación es tener un control total del proceso de formación de hielo, "Lu dijo." La información obtenida de este trabajo podría aplicarse para aliviar el impacto adverso causado por el calentamiento global, por ejemplo, la pérdida de las capas de hielo ".

© 2017 Phys.org