Polímeros dinámicos
Dennis Lenz
(Imagen simbólica) La ilustración muestra un pequeño cubo de hielo deslizándose sobre una superficie metálica inclinada. Ilustra el enfoque de un recubrimiento antihielo, pero no replica una configuración experimental individual del estudio. El patrón es una ilustración del símbolo generada por IA y no una grabación del experimento de la Naturaleza.
(Foto: © Investigación y conocimiento, imagen de IA)
Una capa antihielo puede adherirse firmemente al metal y liberar el hielo fácilmente. En pruebas de laboratorio, la adherencia del hielo cayó a 6,4 kilopascales, en comparación con unos 454 kilopascales en el cobre desnudo. En otro experimento de gran superficie, el hielo se desprendió del aluminio recubierto en un ángulo de unos 20 grados. La capa no evita la congelación sino que facilita la eliminación del hielo ya formado.
La combinación de materiales proviene de Kun-Woo Nam y el Parque Sung-Hoon de la Universidad Soongsil de Seúl. Su estudio sobre el revestimiento antihielo apareció en Nature Communications el 24 de agosto de 2026. Los investigadores combinan polidimetilsiloxano (PDMS), poliborosiloxano (PBS) y aceite de silicona para formar una capa delgada que logra una combinación inusual: se adhiere fuertemente al metal pero libera hielo con relativa facilidad. La medida central describe la adherencia del hielo y no la cantidad de agua congelada.
El 6 de noviembre de 2026, Soongsil volvió a presentar el descubrimiento en un texto informativo distribuido a través de Hani. El encargo se identifica expresamente como una comunicación proporcionada por la Universidad; Por tanto, no se trata de una prueba independiente de una aplicación industrial ya probada. En este punto, el artículo de investigación en sí ya se había publicado desde agosto. La atención se centra no en un agente que impida la formación de hielo, sino en una superficie de la que se pueda separar más fácilmente el hielo existente.
Una superficie se adhiere fuertemente, el hielo se adhiere mucho más débilmente.
La variante P-PBS1 optimizada con 5% en peso de PBS1 logró una adhesión al hielo de aproximadamente 6,4 kilopascales. En el caso del cobre desnudo, el valor comparativo era de aproximadamente 454 kilopascales. Esto corresponde a una reducción de aproximadamente el 98,6%. El número se refiere únicamente al esfuerzo cortante en la interfaz hielo-superficie requerido para la separación. Esto no significa que se produzca un 98,6% menos de hielo, ni tampoco que un sistema utilice un 98,6% menos de energía.
Otras muestras comparativas también muestran la diferencia. Un recubrimiento fabricado únicamente con PDMS equivalía a unos 103 kilopascales, una variante con aceite de silicona a unos 31 kilopascales. Por lo tanto, la combinación optimizada de PBS fue significativamente menor. Los valores son mediciones de laboratorio para muestras definidas y condiciones de prueba; no son fácilmente transferibles a todos los metales, a todos los tipos de hielo o a todas las temperaturas externas. Es especialmente importante distinguir entre dos superficies de contacto: la unión del revestimiento con el metal y la unión del hielo con el revestimiento.
Los autores determinaron que la adhesión de la capa al sustrato fue de aproximadamente 2.620 kilopascales, mientras que la referencia PDMS alcanzó aproximadamente 300 kilopascales. La nueva capa se adhirió al sustrato aproximadamente 8,7 veces más fuerte que la capa de comparación. Esta medida describe la unión entre el revestimiento y el metal, no la adhesión del hielo. Por lo tanto, los dos resultados no se contradicen: el recubrimiento debe permanecer firme sobre el componente, mientras que la capa de hielo que está encima puede deslizarse fácilmente.
Cómo libera el hielo el revestimiento antihielo
La clave está en la estructura molecular. PDMS es un polímero de silicona cuyas cadenas son móviles. Los investigadores añaden poliborosiloxano, en el que se crean enlaces BO-Si reversibles. A diferencia de las redes rígidas, estos vínculos pueden romperse temporalmente bajo tensión, reorganizarse y luego reformarse. De esta forma, la tensión mecánica que actúa sobre la interfaz no se concentra en un único punto sino que puede distribuirse por toda la estructura móvil del polímero.
El aceite de silicona añadido favorece la movilidad de las cadenas. No debe entenderse como una capa de petróleo que rezuma libremente y que se encuentra como un charco entre el hielo y el metal. Los autores no reportan evidencia de separación de fases oleosas para la formulación optimizada. Lo que es más importante es la interacción entre las cadenas PDMS móviles y las conexiones PBS reorganizadas dinámicamente. Cuando una fuerza de flotación actúa sobre el bloque de hielo, el material puede adaptarse localmente y aliviar la tensión.
Esta respuesta dinámica explica por qué el revestimiento no tiene que ser especialmente blando o poco adherente para liberar el hielo. La capa permanece conectada al sustrato, pero puede reorganizarse internamente bajo tensión mecánica. Después del alivio, se pueden volver a formar enlaces reversibles. Por lo tanto, el revestimiento no es ni una capa calefactora ni un sistema de descongelación activo accionado eléctricamente. El mecanismo descrito se basa en las propiedades del material y la tensión mecánica.
Durante una prueba de fuerza, un bloque de hielo se rompe en segundos
Para las pruebas mecánicas comparativas, los investigadores utilizaron bloques de hielo con un volumen de un centímetro cúbico. Estos estuvieron congelados a -15 grados centígrados durante más de 30 minutos antes de que comenzara la medición del empuje. La muestra se cargó a una velocidad constante de 0,25 milímetros por segundo. Bajo la fuerza aplicada, el hielo permaneció adherido al cobre desnudo incluso después de 60 segundos. Sin embargo, en el revestimiento optimizado de P-PBS1, el bloque de hielo comenzó a deslizarse en 0,5 segundos y se separó por completo después de un máximo de seis segundos.
Esta serie temporal muestra una clara diferencia en el comportamiento de las dos superficies. Sin embargo, hay que distinguirlo de los experimentos en los que los investigadores observaron la muestra sin aplicar ninguna fuerza de empuje adicional. Según el estudio, un bloque de hielo del revestimiento podría deslizarse únicamente gracias a la gravedad. Este es mi experimento y no otra expresión para la prueba de fuerza de seis segundos. Por tanto, las condiciones no deben combinarse en una única prueba de demostración.
Las películas finas también siguieron siendo eficaces en el laboratorio.
El recubrimiento no fue eficaz sólo en el espesor estándar. Las películas estándar examinadas eran de aproximadamente dos micrómetros; Los autores también probaron capas de comparación significativamente más delgadas, de 0,378 y 0,91 micrómetros. La variante P-PBS1 mantuvo su baja adherencia al hielo en una amplia gama de espesores y no mostró ninguna degradación obvia incluso en el rango submicrónico. Esto es especialmente relevante para películas muy delgadas porque algunos recubrimientos blandos pueden perder su función si se reduce el espesor de la capa.
El equipo también examinó los efectos de la congelación repetida y el estrés mecánico. Después de 100 ciclos de formación y deshielo de hielo, la adhesión del hielo se mantuvo en unos seis kilopascales. En una prueba de abrasión separada, la superficie fue sometida a 500 ciclos de papel de lija de grano 1000 y una carga de 250 gramos. Los valores medidos indican que la combinación de materiales puede resistir tensiones repetidas en estas condiciones específicas de laboratorio. Sin embargo, no prueban que la capa funcione tan bien durante años al aire libre o en condiciones climáticas cambiantes.
Para producirlo, el equipo utilizó métodos de recubrimiento como pulverización e inmersión. Esto es interesante para aplicaciones posteriores, porque en principio estos procesos también podrían trasladarse a áreas más grandes o a componentes de formas complejas. Luego, el estudio muestra una forma de aplicar la capa; Sin embargo, todavía no proporciona ninguna prueba de una producción industrial en serie. También quedan por estudiar el recubrimiento uniforme en sistemas reales, la reparación de áreas dañadas y la estabilidad a largo plazo.
Una inclinación de 20 grados muestra potencial, pero no está lista para la producción en masa
Un experimento particularmente ilustrativo involucró una superficie de aluminio más grande recubierta por aerosol. Los investigadores congelaron el material a -20 grados centígrados y luego inclinaron la superficie. En la zona cubierta el hielo se rompió en un ángulo de unos 20 grados. Esta prueba de gran superficie debe considerarse por separado de las mediciones de empuje con los pequeños bloques de hielo. Los 20 grados se refieren al ángulo de inclinación de la superficie de aluminio, no a la temperatura o al tamaño del bloque de hielo.
El anuncio de Soongsil apunta a los barcos en las regiones polares, los aviones, las turbinas eólicas, las instalaciones de almacenamiento en frío y los intercambiadores de calor industriales como posibles áreas de aplicación futuras. En tales aplicaciones, el hielo puede afectar el funcionamiento de superficies y componentes móviles. Un recubrimiento que libere más fácilmente el hielo ya formado podría complementar o, en algunos casos, aliviar la descongelación mecánica o eléctrica. Sin embargo, en el estudio los autores no midieron ningún ahorro de energía específico de una aeronave, barco o estructura. La aprobación de la aviación o una prueba práctica en un avión real tampoco se encuentran entre los resultados probados.
La comunicación de Seúl describe las pruebas industriales como el siguiente paso. Esto no deja claro cómo se comportará el revestimiento bajo la lluvia, los rayos ultravioleta, la sal, la suciedad, los cambios de temperatura y el estrés mecánico a largo plazo. También es necesario comprobar si se puede aplicar a diferentes materiales y qué tan bien se puede reparar después de sufrir daños. Los valores de laboratorio proporcionan un punto de partida a este respecto, pero aún no son una garantía de uso.
La solicitud de patente coreana 10-2025-0065102 está pendiente para la tecnología; ambos autores son nombrados inventores. Las muestras aleatorias utilizadas en cada serie de mediciones incluyeron cinco o seis muestras. No se especificaron un tamaño de muestra determinado previamente estadísticamente, ni la aleatorización ni el cegamiento. Esta información es relevante para la clasificación de los resultados de laboratorio porque muestra que los resultados aún no tienen la amplitud de una prueba independiente a gran escala.
Nam, Kun Woo; Park, Sung-Hoon: Recubrimientos anticongelantes de espesor invariable, duraderos y fuertemente adherentes mediante reticulación dinámica de poliborosiloxano. Comunicaciones de la naturaleza; doi:10.1038/s41467-026-77081-3
Universidad Soonsil: 개발…세계적 학술지 Nature Communications 게재.
Construido con el apoyo de inteligencia artificial.
