El agua "superenfriada" permite imprimir estructuras 3D en hielo
CIENCIAS EXACTAS: FÍSICA.
Un equipo de físicos utiliza el enfriamiento por evaporación para fabricar objetos de hielo complejos capa a capa.
A) Ejemplo de un árbol de hielo impreso en 3D capa por capa. B) Vista superior de una pared impresa y altura de la capa 200 μm. C) Vista lateral de una pared impresa. / Crédito: PNAS, Demmenie et al.
Científicos de la Universidad de Ámsterdam, en Países Bajos, han desarrollado un método que permite imprimir estructuras tridimensionales en hielo a partir de agua "superenfriada". La técnica aprovecha el enfriamiento por evaporación en una cámara de vacío y permite crear desde pequeños árboles de Navidad hasta formas inclinadas sin necesidad de estructuras de soporte.
La investigación, publicada en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), describe cómo una corriente microscópica de agua puede congelarse prácticamente al instante al salir de la boquilla de impresión. ¿Cómo se logra esto, que a primera vista parece magia?
En una cámara de vacío, el agua se evapora con enorme rapidez porque la presión ambiental es muy baja. Durante esa evaporación, las moléculas que abandonan el líquido se llevan consigo parte de la energía térmica. El resultado es un descenso progresivo de la temperatura del agua restante, de acuerdo a una nota de prensa.
Agua helada, pero aún en estado líquido.
El fenómeno es similar, a otra escala, al que sentimos cuando el sudor se evapora de la piel: la evaporación extrae calor y provoca un enfriamiento. En el dispositivo desarrollado en Ámsterdam, este proceso lleva al agua por debajo de los cero grados Celsius, aunque todavía permanece en estado líquido. Es lo que se conoce como "agua superenfriada".
El momento decisivo llega cuando esa diminuta corriente de agua entra en contacto con una capa de hielo previamente depositada. La boquilla genera un chorro de apenas 16 micrómetros de diámetro, menos que el grosor de un cabello humano. Al tocar el hielo, el agua se congela prácticamente de forma instantánea y queda incorporada a la estructura. De este modo, la impresora puede ir levantando el objeto capa a capa.
Creando formas increíbles en hielo.
Los investigadores ya habían demostrado el potencial de la técnica en diciembre de 2025, cuando utilizaron el sistema para imprimir un pequeño árbol de Navidad de hielo que llamó la atención fuera del ámbito científico. En el nuevo trabajo han ido un paso más allá: han demostrado que también es posible fabricar pilares y perfiles inclinados controlando la velocidad de desplazamiento de la impresora.
Una de las características más llamativas es que las estructuras pueden alcanzar ángulos de apenas 14 grados respecto a la superficie. Eso permite crear formas que sobresalen y cambian de dirección sin necesitar el material de soporte habitual en la fabricación aditiva convencional. Incluso se ha mostrado la impresión de un perfil con la forma de un rostro humano.
Utilizando este método, los pilares de hielo se pueden imprimir prácticamente en cualquier perfil deseado, formando ángulos de hasta 14 grados con la superficie. / Crédito: PNAS, Demmenie et al.
Aplicaciones en bioingeniería y microfluidos.
Además de su valor como demostración de principios termodinámicos, la técnica podría tener aplicaciones prácticas. Una de las posibilidades está en la bioingeniería, donde las estructuras de hielo puro podrían utilizarse como andamiajes temporales para el crecimiento de tejidos. Al derretirse, el hielo desaparece sin dejar un residuo sólido, lo que abre una vía para fabricar arquitecturas internas con poros y canales controlados.
Otra aplicación potencial se encuentra en la microfluídica. Los investigadores plantean utilizar el hielo como molde para crear canales extremadamente pequeños: una vez diseñada la estructura, el hielo puede fundirse y dejar tras de sí el espacio que ocupaba. El procedimiento podría servir para fabricar geometrías complejas de manera relativamente sencilla.
Cotidiano y "mágico" al mismo tiempo.
Frente a técnicas de impresión de hielo que requieren sistemas criogénicos o refrigeración especializada, el prototipo de los investigadores utiliza una impresora comercial modificada, una fina boquilla de agua y una cámara de vacío. El trabajo previo subrayaba precisamente que no son necesarios nitrógeno o helio líquidos ni sistemas externos de refrigeración.
La idea llega incluso a escenarios fuera de la Tierra. Según los investigadores, las bajas presiones atmosféricas y las bajas temperaturas de Marte podrían ofrecer condiciones favorables para aplicar este principio. En un futuro todavía experimental, la técnica podría aprovechar agua disponible localmente para fabricar estructuras de hielo sin necesidad de transportar grandes cantidades de material o sistemas de refrigeración desde la Tierra.
De esta manera, una propiedad aparentemente cotidiana del agua puede transformarse en una nueva herramienta de fabricación. En este caso, el vacío no impide imprimir con agua: es precisamente lo que permite convertirla, casi como por arte de magia, en fantásticas formas de hielo.
Por: Redacción T21.
Sitio Fuente: Levante / Tendencias21