El invento que acaba con el hielo del parabrisas en sólo unos minutos

El frío ha llegado a España y en estos días llega lo peor de la borrasca Irene, pero el invierno todavía no ha dicho su última palabra. Las bajas temperaturas y la nieve provocan una estampa muy habitual: coches con una capa de hielo muy difícil de quitar. Salvo para los más previsores que cuentan con algún invento para proteger el parabrisas y los retrovisores, toca recurrir a la rasqueta o a otros trucos caseros para quitar el hielo de forma rápida, sencilla y sin estropear la luna del coche.

El problema va más allá de poder circular en carretera y también afecta a elementos como las placas solares. Sin embargo, donde más pernicioso puede ser el efecto del frío es en infraestructuras como aeropuertos e instalaciones industriales, donde para combatir la formación de hielo se suelen usar cables calefactores, pulverizaciones periódicas o recubrimientos con sustancias anticongelantes.

Ahora, científicos del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST), acaba de presentar una solución que permite evitar o eliminar la acumulación de hielo en distintas superficies sin ninguna de las complicaciones anteriores. Como detallan en un artículo publicado en Nature, su descubrimiento se ha materializado en un recubrimiento de película fina hecho con nanovarillas de oro. Su efecto fototérmico puede funcionar de forma pasiva y sólo necesita luz solar para impedir la formación de hielo o derretirlo en cuestión de minutos.

Nanotecnología

Desde hace décadas, científicos de todo el mundo se han lanzado a dominar el reino de lo diminuto, invisible al ojo humano. En el KAIST, Hyoungsoo Kim, profesor del Departamento de Ingeniería Mecánica (Laboratorio de Fluidos e Interfaces), y Dong Ki Yoon, perteneciente al Departamento de Química (Grupo de Ensamblaje de Materiales Blandos) llevan años trabajando en las posibilidades que ofrece la nanotecnología en diferentes ámbitos.

Su última investigación les ha permitido desarrollar una nueva técnica original para estampar uniformemente partículas de nanorvarillas de oro (también conocidas como GNR) en cuadrantes mediante simple evaporación. El método puede tener distintos usos, pero el equipo coreano lo ha utilizado para desarrollar una superficie antihielo y con propiedades descongelantes única en el mundo.

Resultados de las pruebas de la película de nanovarillas de oro KAIST Omicrono

El GNR tiene muchas cualidades, como su biocompatibilidad, su estabilidad química o su síntesis relativamente sencilla, pero lo más destacado en este caso tiene que ver con su resonancia plasmónica superficial. Este fenómeno físico ocurre cuando se excitan los electrones libres de una capa metálica mediante la incidencia de luz polarizada, lo que permite aprovechar sus propiedades sin usar energía.

Sin embargo, hasta la fecha era difícil lograr la uniformidad y la alineación de sus componentes, elementos necesiarios para optimizar su rendimiento. Para lograrlo, el equipo de investigación coreano recurrió a los nanocristales de celulosa (CNC), nanomaterial de nueva generación que puede extraerse fácilmente del medio natural, como las hojas del maíz, por ejemplo.

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Al ensamblar el CNC y el GNR en anillos, los científicos desarrollaron una película altamente uniforme y alineada con grandes propiedades fototérmicas. Gracias a una serie de experimentos, demostraron que la superficie puede llevar a cabo funciones anticongelantes y descongelantes cuando recibe la irradiación de luz solar.

Experimentos

Para la investigación, el equipo usó una placa de control de temperatura bajo la película de nanovarillas de oro y una capa impermeable en su parte superior. Para comprobar su efectividad, redujeron la temperatura y lo pusieron a prueba en situaciones que permitieron demostrar su capacidad para prevenir la formación de escarcha y la eliminación de hielo ya formado. Para ello sólo fueron necesarios 10 minutos de exposición a la luz.

Un coche en la calle recubierto de hielo iStock Omicrono

"Esta técnica puede aplicarse al plástico y a superficies flexibles", explica el profesor Hyoungsoo Kim, autor del estudio, en un comunicado de prensa. "Al utilizarla en materiales y películas exteriores, puede generar su propia energía térmica, lo que supondría un gran ahorro de energía gracias a la captación voluntaria de energía térmica en diversas aplicaciones, como coches, aviones y ventanas de espacios residenciales o comerciales, donde la escarcha se convierte en un grave problema en invierno".

Por su parte, Dong Ki Yoon considera importante esta investigación "porque ahora podemos modelar libremente el compuesto CNC-GNR, que antes era difícil de crear en películas, sobre una gran superficie. Podemos utilizarlo como material anticongelante y, si aprovechamos las propiedades plasmónicas del oro, también podemos usarlo como vidriera para decorar superficies de cristal".

Aún quedan algunos desafíos por delante antes de llegar a un producto final, ya que no se ha demostrado su capacidad para derretir capas gruesas de hielo y necesita que al menos una parte de la superficie de la película esté expuesta a la luz solar. En cualquier caso, los científicos siguen trabajando en mejorar las cualidades del material, optimizando la técnica de fabricación para aumentar sus propiedades y para que pueda producirse a gran escala.

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