La nueva tecnología antipolvo allana el camino para las superficies autolimpiables

El polvo es un hecho común de la vida, y es más que una molestia cotidiana. La acumulación de polvo es dañina para los elementos ópticos, los dispositivos electrónicos y los sistemas mecánicos y es un problema importante para las misiones espaciales y el despliegue de energía renovable.

Ahora, investigadores de la Universidad de Texas en Austin, junto con la empresa Smart Material Solutions, con sede en Carolina del Norte, han desarrollado una nueva forma de evitar que el polvo se adhiera a las superficies. Según el equipo, la nueva tecnología puede hacer que muchos tipos de materiales sean a prueba de polvo, desde naves espaciales hasta paneles solares y ventanas de casas.

«Lo que hemos mostrado aquí es una superficie que puede limpiarse sola», dijo Chih-Haw Chang, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Mecánica de Walker en la Facultad de Ingeniería de Cockrell y autor principal del estudio. «Las partículas no pueden adherirse a la superficie, por lo que son empujadas usando solo la fuerza de la gravedad».

Los investigadores dijeron que el descubrimiento incluye principalmente cosas que el ojo humano no puede ver. En los experimentos, el equipo modificó la geometría de las superficies planas para producir una red a nanoescala muy compacta de estructuras en forma de pirámide. Estas estructuras angulares afiladas dificultan la adherencia al material. En cambio, se mantienen unidos y se desprenden de la materia por gravedad.

Estas estructuras no requieren energía ni materiales adicionales para eliminar el polvo. Compare eso con soluciones más activas, como parabrisas de automóviles que implican el uso de limpiaparabrisas y líquido limpiaparabrisas para limpiar el polvo.

Aunque la tecnología de control de polvo existe desde hace décadas, no ha ganado mucha fuerza fuera del laboratorio debido a los desafíos de escalamiento. En este último estudio, los investigadores utilizaron conceptos de fabricación llamados nanodinero y nanoimpresión, que imprime patrones en objetos en una versión moderna de la forma en que se producían en masa periódicos y fotografías durante el siglo XIX.

Durante las pruebas, los investigadores recolectaron polvo lunar sobre las superficies diseñadas y luego giraron cada superficie de lado. Descubrieron que solo alrededor del 2% de la superficie permanecía polvorienta, en comparación con más del 35% de una superficie similar pero lisa.

Dado que la investigación fue financiada por una subvención del Programa de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas de la NASA, las primeras aplicaciones se centran en la tecnología espacial. El polvo espacial es particularmente problemático dado lo peligroso que puede ser todo en ese entorno. Además, las condiciones dificultan la limpieza del polvo. El polvo causó estragos en las misiones Apolo y provocó que los rovers de Marte fallaran.

«No hay mucho que puedas hacer con el polvo lunar en el espacio: se adhiere a todo y no hay una forma real de limpiarlo o rociarlo», dice. Él dijo Samuel Lee, autor principal que fue investigador de pregrado en el grupo de Chang. «El polvo en los paneles solares de los rovers de Marte podría hacer que fallen».

Esta nueva tecnología antipolvo podría tener un impacto masivo en la Tierra. Por ejemplo, puede evitar que los paneles solares acumulen polvo y pierdan eficiencia con el tiempo. Además, podría proteger ventanas de vidrio y, algún día, incluso pantallas digitales como teléfonos y televisores.

Referencia de la revista:

1. Samuel S. Lee, Lauren Miklow, Andrew Tunnell, Kwon Chih Shin, Saurav Mohanty, Nicole Cates, Stephen Forrest y Chih Hao Chang. Ingeniería de superficies antipolvo de gran superficie mediante el aprovechamiento de las fuerzas entre las partículas. Interfaces y materiales aplicados de ACS, 2023; DOI: 10.1021/acsami.2c19211