Mais de 100 anos após o naufrágio do Titanic, os engenheiros ainda estão motivados pela ideia de que o navio é inafundável. Pesquisadores do Instituto de Óptica da Universidade de Rochester deram agora um passo importante em direção a esse objetivo de longo prazo. Eles desenvolveram uma tecnologia que torna os tubos de metal comuns inafundáveis - o que significa que os tubos permanecerão flutuando, não importa quanto tempo permaneçam debaixo d’água ou quantos danos sofram.
O trabalho foi liderado por Chunlei Guo, professor de óptica e física e cientista sênior do Laboratório de Energia Laser da Universidade de Rochester. Guo e colegas detalharam o novo método em um estudo publicado na Nature Materiais funcionais avançados. Seu método se concentra na modificação da superfície interna dos tubos de alumínio por meio de gravação para criar poços em micro e nanoescala. Esta superfície texturizada torna-se superhidrofóbica, permitindo repelir fortemente a água e mantê-lo seco.
Como o ar preso evita o afundamento
Quando o tubo tratado é colocado na água, seu interior à prova d’água retém bolsas de ar estabilizadoras em seu interior. Esse ar retido impede que a água encha o tubo, o que evita que ele fique pesado e afunde. Esse processo é semelhante às estratégias naturais das aranhas-sino mergulhadoras, que carregam bolhas de ar debaixo d’água, e das formigas-de-fogo, que usam seus corpos à prova d’água para formar jangadas flutuantes.
“É importante ressaltar que adicionamos uma divisória no meio do tubo para que, mesmo que você o empurre verticalmente na água, as bolhas de ar ainda fiquem presas dentro e o tubo mantenha sua capacidade de flutuar”, disse Guo.
Melhore a estabilidade em condições adversas
O grupo de pesquisa de Guo demonstrou pela primeira vez um dispositivo flutuante superhidrofóbico em 2019. Os primeiros projetos dependiam de dois discos à prova d’água selados para criar flutuabilidade. Embora eficaz, o disco pode perder a capacidade de flutuar quando inclinado em ângulos extremos. Os designs mais recentes baseados em tubos simplificam a construção e proporcionam maior estabilidade, especialmente em ambientes turbulentos semelhantes às condições marítimas.
“Nós os testamos durante semanas em ambientes muito adversos e não encontramos perda de flutuabilidade”, disse Guo. “Você pode fazer grandes buracos neles, e mostramos que mesmo se você danificar gravemente os tubos e fizer tantos buracos quanto possível, eles ainda flutuarão.”
Das jangadas flutuantes à energia renovável
Os pesquisadores demonstraram que vários tubos podem ser conectados para formar jangadas que poderiam servir de base para navios, bóias ou plataformas flutuantes. Em testes de laboratório, a equipe testou diferentes comprimentos de tubo, chegando a quase meio metro de comprimento. Guo disse que o projeto pode ser expandido para um tamanho grande o suficiente para suportar cargas pesadas.
Além do transporte e da infraestrutura, a equipe também demonstrou que jangadas feitas de tubos superhidrofóbicos podem capturar energia da água corrente. Esta capacidade aponta para o papel potencial da tecnologia na geração de energia das ondas, acrescentando aplicações de energias renováveis à sua lista de possibilidades.
O projeto é apoiado pela National Science Foundation, pela Fundação Bill & Melinda Gates e pelo Instituto Gergen de Ciência de Dados e Inteligência Artificial da Universidade de Rochester.
