Llega la ciclogénesis con frío polar en España para el puente de diciembre según ha indicado la AEMET y con ella la bajada de temperaturas propia de estos meses del año. Un marco de frío, lluvias y heladas en el que seguro volverá a producirse una de las estampas más típicas: coches con una capa de hielo complicada de quitar.

Salvo para los que prefieran adelantarse y recurrir a algún invento con el que proteger tanto el cristal del coche como los retrovisores, para muchos otros tocará volver a recurrir a los típicos trucos para retirar el hielo de forma rápida y sin estropear la luna del coche.

Una vuelta de las heladas que también puede dificultar la circulación en carretera en determinadas zonas, al igual que el uso de otros elementos en el coche como pueden ser las placas solares. Ante todas estas problemáticas, científicos del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) presentan una solución que promete eliminar y evitar la acumulación de hielo en distintas superficies sin importar las complicaciones que pueda haber o las dimensiones de la zona afectada.

Esta solución ha sido expuesta en un artículo publicado en Nature y este consta en un recubrimiento de película fina hecho con nanovarillas de oro. Este recubrimiento tiene un efecto fototérmico puede funcionar de forma pasiva y sólo necesita luz solar para impedir la formación de hielo o derretirlo en cuestión de pocos minutos.

El avance no solo tiene implicaciones para la protección de vehículos, sino que podría aplicarse en sectores como la aeronáutica, la energía e incluso la construcción, donde el hielo representa un problema recurrente. Gracias a su versatilidad y efectividad, esta tecnología apunta a ser un cambio revolucionario en la lucha contra las inclemencias del invierno.

Una superficie con propiedades únicas 

Durante décadas, expertos de todo el mundo han buscado conquistar el fascinante mundo de lo diminuto, aquello que no podemos ver a simple vista. En el Instituto KAIST, el profesor Hyoungsoo Kim, del Departamento de Ingeniería Mecánica y líder del Laboratorio de Fluidos e Interfaces, junto con Dong Ki Yoon, miembro del Departamento de Química y parte del Grupo de Ensamblaje de Materiales Blandos, han dedicado años a explorar el potencial de la nanotecnología en múltiples áreas.

En su más reciente estudio, los investigadores han ideado una técnica innovadora que permite distribuir de manera uniforme partículas de nanovarillas de oro (GNR) en cuadrantes utilizando únicamente un proceso de evaporación. Este método, que tiene un amplio abanico de aplicaciones, ha sido empleado por el equipo coreano para crear una superficie con propiedades únicas en el mundo: capaz de prevenir la formación de hielo y facilitar su descongelación.

El GNR posee numerosas cualidades, como su biocompatibilidad, su estabilidad química y un proceso de síntesis relativamente simple. Sin embargo, lo más relevante en este caso es su capacidad de resonancia plasmónica superficial. Este fenómeno físico se produce cuando los electrones libres de una capa metálica son estimulados por la luz polarizada, permitiendo aprovechar sus propiedades de manera eficiente sin necesidad de consumir energía adicional.

Sin embargo, hasta la fecha era difícil lograr la uniformidad y la alineación de sus componentes, elementos necesarios 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.

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.

Evita la escarcha y elimina el hielo

En este estudio, los investigadores utilizaron una placa con control de temperatura colocada debajo de la película de nanovarillas de oro, complementada con una capa impermeable en la parte superior.

Para evaluar su desempeño, enfriaron la temperatura y sometieron el sistema a pruebas que demostraron su habilidad para evitar la formación de escarcha y eliminar el hielo existente. Este proceso requirió únicamente 10 minutos de exposición a la luz para mostrar su eficacia.

"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".

Dong Ki Yoon destaca la relevancia de este estudio señalando que es posible modelar con libertad el compuesto CNC-GNR, algo que antes resultaba complicado al aplicarlo en forma de películas sobre superficies amplias. Según explica, este material no solo puede utilizarse como un recubrimiento anticongelante, sino que, aprovechando las propiedades plasmónicas del oro, también puede funcionar como una vidriera decorativa para superficies de cristal.

Sin embargo, aún existen retos por superar antes de que pueda convertirse en un producto terminado. Por ejemplo, no se ha probado su efectividad para derretir capas de hielo gruesas y el método requiere que al menos una parte de la película esté expuesta a la luz solar. Pese a ello, los investigadores continúan perfeccionando el material, trabajando en la optimización de la técnica de fabricación para mejorar sus capacidades y facilitar su producción a gran escala.