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Nueva barrera antiincrustante: recubrimiento de diamante

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    Inspenet News ES
  • Autor: Inspenet TV.

  • Fecha de publicación: 26 Noviembre 2025

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En los sistemas industriales de agua y energía, la acumulación de minerales en tuberías y superficies técnicas representa un reto operativo de gran impacto económico. Estas incrustaciones ralentizan el flujo, dañan equipos y elevan los costos de mantenimiento, siendo especialmente problemáticas en procesos como la desalinización o la transferencia térmica, ante este escenario, las películas de diamante antiincrustantes se perfilan como una solución técnica prometedora para reducir significativamente estos efectos.

Hasta ahora, las soluciones más comunes incluían aditivos químicos y limpiezas mecánicas, ambos métodos tienen desventajas: los químicos pueden ser contaminantes y las limpiezas frecuentes suponen paradas operativas costosas. La necesidad de soluciones más duraderas, eficientes y sostenibles ha impulsado la búsqueda de nuevos materiales.

Diamante sintético: solución eficaz contra incrustaciones

Un equipo de ingenieros de la Universidad Rice ha desarrollado un recubrimiento con propiedades únicas para evitar la formación de incrustaciones minerales: películas de diamante antiincrustantes cultivadas en laboratorio mediante una técnica de deposición química de vapor por plasma de microondas (MPCVD).

¿Cómo se fabrican estas películas?

El proceso consiste en introducir gases de metano e hidrógeno en una cámara donde la energía de microondas transforma las moléculas en plasma. Este estado permite que los átomos de carbono se asienten sobre una base de silicio, formando una capa sólida de diamante policristalino.

Resultados: menos incrustaciones, más eficiencia

Las pruebas se llevaron a cabo mediante análisis microscópico, mediciones de adhesión y simulaciones moleculares. En superficies tratadas con nitrógeno, solo se observaron cúmulos de cristales dispersos, mientras que en otras variantes las capas minerales eran densas y continuas.

Análisis de superficie y pruebas en laboratorio

Además de la cantidad, los investigadores midieron la firmeza con la que las incrustaciones se adherían a las superficies. El diamante con terminación nitrogenada demostró una resistencia excepcional al anclaje de iones minerales.

Simulaciones moleculares y adhesión

Los modelos teóricos ayudaron a comprender este fenómeno: el nitrógeno promueve la formación de una capa de moléculas de agua fuertemente unidas, que actúa como barrera contra los depósitos minerales.

Aplicaciones en sistemas de agua y energía

Las películas de diamante antiincrustantes también fueron aplicadas por el equipo a electrodos dopados con boro, comúnmente usados en sistemas electroquímicos. Estos componentes registraron solo una séptima parte de la incrustación en comparación con electrodos no tratados, sin pérdida de rendimiento funcional.

Esto abre la puerta al recubrimiento de diamante en entornos industriales exigentes, como plantas desalinizadoras, circuitos térmicos y equipos de alta presión, donde la acumulación de minerales compromete el rendimiento operativo.

Perspectivas para la industria y la sostenibilidad

Según los autores del estudio, entre ellos Xiang Zhang y Pulickel Ajayan, la escalabilidad del proceso MPCVD y la durabilidad del recubrimiento lo convierten en una opción viable para reemplazar métodos actuales, reduciendo tanto costos operativos como impacto ambiental.

El uso extendido de recubrimiento de diamante podría disminuir significativamente el uso de productos químicos agresivos en la industria, al tiempo que extiende la vida útil de los equipos y mejora la eficiencia energética.

Fuentes de financiamiento y respaldo institucional

El estudio fue respaldado por entidades científicas de renombre como la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU., la Fundación Welch, y varias instituciones brasileñas de investigación. La Universidad Rice continúa consolidando su papel en el desarrollo de materiales avanzados con aplicaciones reales en la industria global.

Investigadores de la Universidad Rice Xiang Zhang y Pulickel Ajayan en laboratorio, desarrollando películas de diamante antiincrustantes con equipo de deposición química de vapor.
Xiang Zhang y Pulickel Ajayan lideran el desarrollo de películas de diamante antiincrustantes en la Universidad Rice. Fuente: Universidad Rice.

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