El ingeniero industrial ha defendido una tesis doctoral con mención internacional sobre materiales hielofóbicos capaces de reducir la adhesión del hielo y el consumo energético.
La tesis doctoral de Adrián Vicente Gómara ha propuesto en la Universidad Pública de Navarra (UPNA) nuevos recubrimientos para prevenir y reducir la formación de hielo en aviones. El ingeniero industrial ha desarrollado materiales hielofóbicos que presentan una ultrabaja adhesión al hielo y que pueden mejorar la seguridad y la eficiencia energética de las aeronaves.
El trabajo de Adrián Vicente ha planteado una estrategia novedosa basada en recubrimientos capaces de dificultar la aparición de hielo y facilitar su eliminación. La tesis, defendida en la UPNA y con mención internacional, ha sido dirigida por los profesores Pedro J. Rivero Fuente y Rafael Rodríguez Trías, ambos miembros del instituto de investigación INAMAT2.
La formación de hielo en aviones supone un problema especialmente sensible para el sector aeronáutico. Según ha explicado el autor de la tesis, incluso pequeñas cantidades de hielo pueden alterar la aerodinámica, reducir la sustentación y comprometer gravemente la seguridad del vuelo.
Este fenómeno también afecta a otros sectores, como el transporte, la generación de energía o las comunicaciones. En sistemas de energía eólica y fotovoltaica puede reducir la eficiencia, mientras que en tecnologías como sensores puede condicionar su funcionamiento y aumentar el consumo energético.
El trabajo se ha centrado en aumentar la hidrofobicidad de las superficies, es decir, en hacerlas más repelentes al agua. Además, ha buscado reducir la nucleación, que son los puntos iniciales donde se forman los cristales de hielo, y disminuir la adhesión del hielo a los materiales.
Para conseguirlo, la investigación ha utilizado una estrategia basada en superficies compuestas por fibras o partículas con polímeros de baja energía superficial. Principalmente, se han empleado 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”, ha explicado Adrián Vicente.
La tesis ha dado un paso más para optimizar el comportamiento hielofóbico de estas superficies. Para ello, las superficies fibrosas se han impregnado con líquidos deslizantes, basados en líquidos orgánicos y de baja energía superficial, dando lugar a las conocidas como superficies SLIPS.
Según ha apuntado el investigador, esta interfaz genera una alta movilidad de las gotas y dificulta la nucleación. Eso contribuye al retraso de la congelación y permite alcanzar 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”, ha señalado Adrián Vicente.
Para fabricar las fibras, el autor ha utilizado la técnica de electrospinning. En este proceso ha aplicado un diseño de experimentos con dos objetivos principales: comprender la relación entre los parámetros de entrada y salida del sistema, y construir un modelo que pueda extrapolarse a otros sistemas de polímeros.
Ese modelo permite optimizar aspectos como la morfología superficial, el ángulo de contacto con el agua y la velocidad de corrosión. Además, la técnica de electrospinning se ha combinado con otros procedimientos, como spin coating y electrospraying.
Gracias a esta combinación, se han obtenido superficies con estructuras basadas en la unión de partículas. También se ha buscado que estas superficies mantengan una buena adherencia al sustrato después de diferentes tratamientos térmicos.
La tesis ha conseguido además fibras compuestas por nanopartículas de polímeros no electrospineables. Este avance ha permitido obtener fibras de nuevos materiales dentro de una línea de trabajo vinculada a los recubrimientos funcionales.
Para analizar el rendimiento de los materiales desarrollados, se han utilizado diferentes metodologías. Estas pruebas han permitido estudiar la adhesión al hielo y la cantidad de hielo acumulado en función de las condiciones de formación.
El investigador también ha comparado el comportamiento de sus recubrimientos con distintos materiales repelentes al hielo. Entre ellos se han incluido soluciones comerciales y tendencias actuales en el desarrollo de superficies antihielo.
Uno de los puntos relevantes del trabajo ha sido la reproducción de condiciones reales de formación de hielo en vuelo mediante un túnel de hielo. Con este sistema se ha obtenido tanto hielo claro como hielo granulado.
Estas pruebas también han permitido ensayar el fenómeno conocido como “runback” o hielo secundario. Se trata de una circunstancia relevante en aeronáutica, ya que puede afectar al comportamiento de las superficies cuando el agua se desplaza antes de congelarse.
Finalmente, la investigación ha incluido un estudio comparativo de la adhesión al hielo mediante hielo estático formado en molde. Este análisis se ha realizado con diferentes instalaciones de ensayo de adhesión y supone un paso hacia la estandarización de las propiedades hielofóbicas de los recubrimientos diseñados durante la tesis.
Durante su investigación doctoral, Adrián Vicente ha realizado una estancia internacional en Fraunhofer IFAM, en Bremen, Alemania. Este centro está considerado una referencia mundial en la caracterización y fabricación de recubrimientos hielofóbicos.
Además, durante el desarrollo del trabajo se ha construido una máquina de electrospinning. También se ha creado una nueva línea de investigación mediante esta técnica, extrapolable a diferentes aplicaciones como el desarrollo de baterías y electrolizadores.
Adrián Vicente Gómara es graduado en Ingeniería Eléctrica y Electrónica y máster en Ingeniería Industrial por la UPNA. Actualmente, es investigador postdoctoral en el University College Dublin, en Irlanda.
Antes de su etapa actual, fue investigador en la Universidad Pública de Navarra dentro del Grupo de Sensores de Fibra Óptica y, posteriormente, en el Departamento de Informática entre 2016 y 2020. Después se incorporó al Grupo de Investigación de Ingeniería de Materiales y Fabricación y al INAMAT2, donde completó su doctorado.
También ha sido investigador visitante y postdoctoral en el Fraunhofer IFAM en Alemania entre 2023 y 2025. En 2026 se ha incorporado a la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales del UCD.
Su investigación se centra en tecnologías de electrónica y materiales. Entre sus líneas de trabajo figuran los sensores de fibra óptica, los dispositivos ultrasónicos para aplicaciones biomédicas y optoelectrónicas, y los recubrimientos funcionales con propiedades antihielo, hielofóbicas y anticorrosión.
Estas aplicaciones tienen interés para el sector aeroespacial y para las energías limpias. Además, el investigador desarrolla membranas de intercambio de protones para la recuperación de litio.
En la actualidad, su trabajo está enfocado en el desarrollo de tecnologías para fabricación aditiva de metales a escala micrométrica mediante una técnica pionera en el mundo. También 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.
El ingeniero ha supervisado 2 trabajos de fin de grado y es autor de 9 publicaciones en revistas JCR del primer cuartil, 6 de ellas como primer autor. Además, cuenta con 6 comunicaciones en congresos y ha sido galardonado con el Sello de Excelencia bajo el programa de Acciones Marie Skłodowska-Curie de Horizonte Europa.
