Los científicos desarrollan revestimientos seguros para el medio ambiente y resistentes a las heladas
Una alternativa más duradera a los descongelantes convencionales
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Los aeropuertos están muy ocupados, especialmente durante el invierno. Mientras los pasajeros esperan para embarcar, los retrasos se alargan cuando hay que rociar los aviones con miles de galones de líquido descongelante que les ayuda a combatir el gélido invierno. Pero en cuanto el avión despega, la mayor parte del líquido desaparece de la superficie de la aeronave y acaba contaminando los arroyos y lagos de agua dulce.
Imagen que muestra la propiedad de fácil moldeabilidad y resistencia a las heladas del revestimiento desarrollado (teñido de rojo) sometido a un subenfriamiento de -30°C en un entorno de humedad relativa del 60%.
Rukmava Chatterjee
En un intento de fabricar un producto más eficaz e inmune al hielo para industrias y consumidores tan exigentes, Sushant Anand, profesor adjunto de ingeniería mecánica de la UIC, y Rukmava Chatterjee, estudiante de doctorado de la UIC, han desarrollado una alternativa más duradera a los descongelantes convencionales. Dicen que también podría beneficiar a otras industrias.
"Nos cuestionamos la vida útil de los crioprotectores y buscamos nuevas formas de aumentar su eficacia", explica Anand. "Los glicoles se disuelven muy rápido en el agua y se arrastran antes de que el avión despegue, y es un problema grave que cuesta cientos de millones de dólares, la mayoría de los cuales acaban literalmente en el desagüe. Pensamos que por qué no mejorar esos productos químicos y crear alternativas que duren más tiempo y sean más respetuosas con la naturaleza. Y eso es lo que acabamos haciendo".
Para lograr su objetivo, los investigadores desarrollaron una extensa familia de más de 80 recubrimientos anticongelantes, que pueden clasificarse como soluciones poliméricas, emulsiones, cremas y geles. Las fórmulas pueden aplicarse fácilmente al aluminio, el acero, el cobre, el vidrio, el plástico o cualquier superficie industrial sin necesidad de preacondicionamientos ni costosos tratamientos superficiales.
"Nuestros recubrimientos son un paquete todo en uno que puede retrasar la formación de escarcha durante largas horas y, al mismo tiempo, hacer que el hielo que se forme en su superficie se desprenda fácilmente con una suave brisa o una simple inclinación del sustrato", dijo Chatterjee.
Su trabajo se recoge en un artículo de Advanced Materials titulado "A family of frost-resistant and icephobic coatings".
Los recubrimientos son una familia de formulaciones basadas en materiales de cambio de fase y recubrimientos multifuncionales que pueden adaptar la adherencia de los contaminantes sólidos a las superficies funcionales, desde el hielo hasta las bacterias, independientemente de la estructura y la química inherentes a los materiales. Para ello, se ha regulado el modo en que las sustancias químicas se filtran del sistema material y se ha creado una capa superficial lubricante que es resbaladiza y no se congela.
Los geles anticongelantes también son transparentes, lo que es fundamental para aplicaciones como los semáforos, las luces de las pistas que ayudan a los pilotos durante los aterrizajes, los parabrisas de los automóviles o las ventanas de los edificios.
"Imagínese que recubre su reloj inteligente con nuestro gel, que puede inhibir la acumulación de hielo en los fríos negativos y, al mismo tiempo, evitar cualquier contaminación bacteriana", dijo Chatterjee.
"Dado que nuestros aerosoles antihielo son biológicos y antibacterianos, pensamos que incluso existe la posibilidad de utilizarlos en la agricultura para evitar que las cosechas se arruinen por las fuertes heladas", dijo Anand. "Pero eso es una quimera, y tenemos que hacer más estudios para ver si habrá algún efecto adverso a largo plazo en las plantas".
La Oficina de Gestión Tecnológica de la UIC ha presentado una solicitud de patente mundial titulada "Composiciones y métodos para inhibir la formación de hielo en superficies".
"Hay un gran potencial en estos materiales para muchas aplicaciones, y creo que el día en que salgan versiones comerciales de nuestros materiales está más cerca", dijo Anand.
Los miembros del Grupo de Investigación Anand, Hassan Bararnia y Umesh Chaudhuri, colaboraron con Chatterjee en los experimentos.
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