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Propone en su tesis nuevos recubrimientos para prevenir y reducir la formación de hielo en aviones
El ingeniero industrial Adrián Vicente ha desarrollado materiales que presentan una ultrabaja adhesión al hielo
El ingeniero industrial Adrián Vicente Gómara ha desarrollado en su tesis doctoral, defendida en la Universidad Pública de Navarra (UPNA), una estrategia novedosa para prevenir la formación de hielo en aviones, consistente en el desarrollo de recubrimientos hielofóbicos que presentan una ultrabaja adhesión al hielo. Además de prevenir la formación de hielo, también consiguen disminuir el consumo de energía que las aeronaves emplean en su eliminación. La tesis, con mención internacional, ha sido dirigida por los profesores de la UPNA y miembros del instituto de investigación INAMAT2 Pedro J. Rivero Fuente y Rafael Rodríguez Trías.
Adrián Vicente, en la UPNA.
Como explica el autor de la tesis, la formación de hielo afecta a diversos sectores como el transporte, la generación de energía o las comunicaciones. Es especialmente crítico en aeronáutica, donde incluso pequeñas cantidades pueden alterar la aerodinámica, reducir la sustentación y comprometer gravemente la seguridad del vuelo. Además, puede reducir la eficiencia en sistemas de energía como la eólica y la fotovoltaica, y afectar al funcionamiento de tecnologías como sensores, con un impacto significativo en el consumo energético y en la economía.
El trabajo se ha centrado en aumentar la hidrofobicidad de las superficies, haciéndolas repelentes al agua, así como a reducir la nucleación (los puntos iniciales donde se forman los cristales de hielo) y adhesión del hielo. Para ello, se ha utilizado una estrategia novedosa basada en superficies compuestas por fibras o partículas con polímeros de baja energía superficial (principalmente, fibras de teflón y silicona). “Estas estructuras contribuyen a reducir la capacidad de mojar de las gotas de agua y obtener una alta movilidad, claves para prevenir la formación de hielo. A su vez, estas superficies actúan como una barrera protectora frente a la corrosión en aleaciones metálicas de uso aeronáutico”, explica el autor de la tesis.
Con el fin de optimizar el comportamiento hielofóbico (eliminación de la adhesión del hielo), estas superficies fibrosas se impregnan de líquidos deslizantes, a base de líquidos orgánicos y con baja energía superficial, dando lugar a las superficies conocidas como SLIPS. “Esta interfaz provoca una alta movilidad de las gotas y que la nucleación se vea desfavorecida, lo que contribuye al retraso de la congelación y a una ultrabaja adhesión al hielo. Sin embargo, las propiedades hielofóbicas de estas superficies dependerán de la capacidad de retener el lubricante, así como de una buena afinidad y estabilidad química del lubricante con las fibras”, apunta Adrián Vicente.
Como explica el autor de la tesis, para la fabricación de las fibras se ha utilizado la técnica de electrospinning, donde se ha aplicado un diseño de experimentos con el fin de, por un lado, comprender la relación entre los parámetros de entrada y salida del sistema, y por otro, construir un modelo extrapolable a otros sistemas de polímeros que permita su optimización respecto a la morfología superficial, ángulo de contacto con el agua y velocidad de corrosión. Además, se ha utilizado la técnica de electrospinning en combinación con otras técnicas (spin coating y electrospraying) para la obtención de superficies con estructuras basadas en la unión de partículas y que, además, doten de una buena adherencia al sustrato tras diferentes tratamientos térmicos. Por último, se han obtenido fibras compuestas por nanopartículas de polímeros no electrospineables, dando lugar a fibras de nuevos materiales.
Para caracterizar el rendimiento hielofóbico de las superficies desarrolladas se han utilizado diferentes metodologías que han permitido analizar la adhesión al hielo y la cantidad de hielo acumulado en función de sus condiciones de formación, así como comparar su rendimiento respecto a diferentes materiales repelentes al hielo, incluyendo soluciones comerciales y tendencias actuales. Para ello, se han reproducido las condiciones reales de formación de hielo en vuelo mediante un túnel de hielo, obteniendo tanto hielo claro como granulado, y ello también ha permitido ensayar el fenómeno de “runback” o hielo secundario. Finalmente, se ha realizado un estudio comparativo de la adhesión al hielo mediante hielo estático formado en molde, utilizando diferentes instalaciones del ensayo de adhesión, lo que supone un paso hacia la estandarización de las propiedades hielofóbicas de los recubrimientos diseñados a lo largo de la tesis.
Durante su investigación doctoral, Adrián Vicente realizó una estancia internacional en Fraunhofer IFAM (Bremen, Alemania), un centro de referencia a nivel mundial en cuanto a la caracterización y fabricación de recubrimientos hielofóbicos. Además, se realizó la construcción de una máquina de electrospinning y la creación de una nueva línea de investigación mediante esta técnica extrapolable a diferentes aplicaciones como el desarrollo de baterías y electrolizadores.
Breve CV del autor de la tesis
Adrián Vicente Gómara es graduado en Ingeniería Eléctrica y Electrónica y Máster en Ingeniería Industrial, en ambos casos, por la UPNA. Actualmente, es investigador postdoctoral en el University College Dublin (Irlanda). Fue investigador en la UPNA dentro del Grupo de Sensores de Fibra Óptica y, posteriormente, en el Departamento de Informática (2016-2020). Más tarde se incorporó al Grupo de Investigación de Ingeniería de Materiales y Fabricación y al INAMAT2, donde completó su doctorado. Fue investigador visitante y postdoctoral en el Fraunhofer IFAM en Alemania (2023-2025), antes de incorporarse a la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales del UCD en 2026.
Su investigación se centra en las tecnologías de electrónica y materiales, incluyendo sensores de fibra óptica y dispositivos ultrasónicos para aplicaciones biomédicas y optoelectrónicas. También estudia los recubrimientos funcionales con propiedades antihielo, hielofóbicas y anticorrosión para el sector aeroespacial y de energías limpias. Por último, desarrolla membranas de intercambio de protones para la recuperación de litio. Actualmente, su investigación está enfocada en el desarrollo de tecnologías para fabricación aditiva de metales a escala micrométrica mediante una técnica pionera en el mundo.
Ha participado en 5 proyectos regionales, 3 proyectos nacionales de I+D, un proyecto del plan Horizonte Europa y 2 becas financiadas por el MCIN/AEI y la Unión Europea. Ha supervisado 2 trabajos de fin de grado y es autor de 9 publicaciones (6 como primer autor) en revistas JCR del primer cuartil (Q1), además de 6 comunicaciones en congresos. Fue galardonado con el Sello de Excelencia bajo el programa de Acciones Marie Skłodowska-Curie de Horizonte Europa.
