El vidrio es omnipresente y puede parecer un material sencillo, pero basta ponerse a limpiar una ventana grande para comprobar que esconde más de un desafío. Si se trata de superficies expuestas al exterior, el polvo y las inclemencias del tiempo hacen que su limpieza sea lo más parecido al mito de Sísifo, a no ser que cuentes con robots como el que limpia los cristales de un rascacielos de Nueva York y trabaja 3 veces más rápido que los humanos

Precisamente, en las fachadas de edificios altos la tarea se complica hasta exigir herramientas especiales y profesionales con equipos de altura. La industria de los paneles solares también requiere soluciones innovadoras para mantenerlos limpios, desde métodos automatizados basados en riego remoto hasta la repulsión electrostática.

Ahora, un equipo de científicos de la Universidad de Zhejiang (China) ha desarrollado un revolucionario tipo de vidrio que tiene la capacidad de autolimpiarse de forma rápida y eficiente. Esta tecnología, que no requiere agua ni productos químicos, utiliza un campo eléctrico para eliminar más del 95% de las partículas de polvo y suciedad en cuestión de segundos.

Ventanas sin suciedad

La acumulación de partículas en superficies transparentes es un problema universal, que supone un reto constante en el mantenimiento de fachadas de edificios, invernaderos y vehículos. Sin embargo, una de sus consecuencias más perjudiciales es cómo afecta a la eficiencia de los paneles fotovoltaicos, que pueden ver reducida su capacidad de generación de energía hasta en un 50% por culpa de la acumulación de suciedad.

Los métodos de limpieza tradicionales no solo consumen tiempo, sino que también implican un gasto considerable de agua, un bien cada vez más preciado en tiempos de cambio climático. En este contexto es en el que las tecnologías de autolimpieza cobran una especial relevancia para encontrar alternativas sostenibles y automatizadas a los métodos convencionales.

El nuevo material desarrollado por ingenieros de la Universidad de Zhejiang, cuyos detalles han sido publicados en la revista científica Advanced Science, se basa en un principio físico sorprendente observado por los investigadores. Al aplicar un campo eléctrico alterno sobre una superficie de cristal, las partículas cargadas no solo se desplazan lateralmente, sino que pueden experimentar comportamientos inesperados.

Sometidas a este campo eléctrico, las partículas cambian de dirección bruscamente o incluso "saltan" y se despegan por completo de la superficie. Este fenómeno no estaba previsto por los modelos convencionales y ha sido la clave para el diseño del nuevo vidrio.

Para lograr este efecto, los científicos han creado una estructura de vidrio de tan solo 0,62 milímetros de espesor que incorpora una red de electrodos transparentes. Estos electrodos, al ser activados, generan el campo eléctrico capaz de llevar a cabo esta limpieza sin esfuerzo y sin necesidad de intervención humana.

Según los datos reflejados en el estudio, el sistema es extraordinariamente eficiente: en las pruebas de laboratorio, fue capaz de eliminar el 97,5% de las partículas acumuladas, con una carga de suciedad de 97,79 gramos por metro cuadrado, en apenas diez segundos.

Gran versatilidad

Una de las ventajas más significativas de este sistema es su gran versatilidad. Y es que este método funciona con una gran variedad de tipos de partículas inorgánicas, como los óxidos de alúmina y sílice que componen el polvo común, pero también con polímeros orgánicos sintéticos como los microplásticos..

Esta característica permite el uso de este vidrio autolimpiable en entornos muy diversos, desde zonas urbanas con abundante polución hasta desiertos y regiones áridas en las que la arena es un enemigo hasta ahora imbatible.

Para demostrar su aplicación en el mundo real, el equipo de la Universidad de Zhejiang instaló su vidrio autolimpiante sobre un panel fotovoltaico a escala de laboratorio. Cuando la placa solar se contaminó con polvo, su rendimiento energético se redujo a la mitad.

Sin embargo, tras activar el sistema de limpieza, la producción de energía se recuperó hasta alcanzar el 94% de su capacidad original en tan solo cuatro segundos, demostrando el enorme potencial de esta tecnología para la industria de la energía solar.

La investigación llega a evaluar cómo se comporta el vidrio durante semanas de exposición real y ciclos de agua, simulando la lluvia y el uso en exteriores. Según los datos obtenidos, la superficie mantiene su capacidad autolimpiante después de múltiples ciclos, algo que rara vez ocurre con las películas hidrofóbicas convencionales.

Además de su capacidad para limpiar la suciedad ya depositada, los investigadores descubrieron un beneficio adicional e inesperado: el campo eléctrico activo también previene la acumulación de nuevas partículas.

Los científicos han denominado a este fenómeno el "efecto de apantallamiento de partículas" (particle shielding effect), ya que el campo repele las partículas cargadas presentes en el aire, evitando que se asienten sobre la superficie.

En sus experimentos, este efecto redujo la deposición de nuevas partículas en casi un 90%, ofreciendo una protección continua especialmente útil durante tormentas de arena o en ambientes con alta concentración de suciedad en suspensión.

Una de las grandes ventajas de este sistema, además de su escaso consumo energético, es que el proceso de fabricación, que implica el grabado de los electrodos en una lámina de vidrio y su recubrimiento con una fina película protectora, no requiere equipamiento especialmente costoso. Eso podría facilitar su producción a gran escala y allanaría el camino para la fabricación de cristales y ventanas capaces de mantener la suciedad siempre a raya.