Um avanço que pode tornar os navios quase inafundáveis
Mais de 100 anos após o naufrágio do Titanic, a ideia de navios que não podem afundar continua a motivar os engenheiros. Pesquisadores do Instituto de Óptica da Universidade de Rochester deram agora um passo significativo em direção a esse objetivo de longa data. Eles desenvolveram uma técnica que torna os tubos de metal comuns inafundáveis - o que significa que os tubos permanecem flutuando independentemente de quanto tempo permanecem debaixo d’água ou de quantos danos sofrem.
O trabalho foi liderado por Chunlei Guo, professor de óptica e física e cientista sênior do Laboratório de Energética Laser da URochester. Guo e seus colegas detalharam o novo método em um estudo publicado em Materiais Funcionais Avançados. Sua abordagem se concentra na modificação da superfície interna dos tubos de alumínio, gravando-os para criar poços microscópicos e em nanoescala. Esta superfície texturizada torna-se superhidrofóbica, permitindo repelir fortemente a água e permanecer seca.
Como o ar preso evita o afundamento
Quando um tubo tratado é colocado em água, seu interior repelente à água captura uma bolsa estável de ar em seu interior. Esse ar retido impede que a água encha o tubo, o que evita que ele fique pesado e afunde. O processo se assemelha às estratégias naturais observadas nas aranhas-sino mergulhadoras, que carregam bolhas de ar debaixo d’água, e nas formigas-de-fogo, que formam jangadas flutuantes usando seus corpos resistentes à água.
“É importante ressaltar que adicionamos uma divisória no meio do tubo para que, mesmo que você o empurre verticalmente na água, a bolha de ar permaneça presa dentro e o tubo mantenha sua capacidade de flutuação”, diz Guo.
Estabilidade aprimorada em condições adversas
O grupo de pesquisa de Guo demonstrou pela primeira vez dispositivos flutuantes superhidrofóbicos em 2019. Esse projeto anterior dependia de dois discos repelentes de água selados para criar flutuabilidade. Embora eficazes, os discos podem perder a capacidade de flutuar quando inclinados em ângulos extremos. O novo design baseado em tubo simplifica a estrutura e oferece uma estabilidade muito maior, especialmente em ambientes turbulentos semelhantes às condições oceânicas.
“Nós os testamos em ambientes realmente difíceis durante semanas e não encontramos nenhuma degradação em sua flutuabilidade”, diz Guo. “Você pode fazer grandes buracos neles, e mostramos que mesmo se você danificar gravemente os tubos com tantos furos quanto puder, eles ainda flutuam.”
Das jangadas flutuantes à energia renovável
Os pesquisadores mostraram que vários tubos podem ser conectados para formar jangadas, que poderiam servir de base para navios, bóias ou plataformas flutuantes. Nos testes de laboratório, a equipe experimentou tubos de diferentes comprimentos, chegando a quase meio metro. Guo diz que o projeto pode ser ampliado para tamanhos grandes o suficiente para suportar cargas pesadas.
Além do transporte e da infraestrutura, a equipe também demonstrou que jangadas feitas de tubos superhidrofóbicos poderiam capturar energia da água em movimento. Esta capacidade sugere um papel potencial para a tecnologia na geração de eletricidade a partir das ondas, acrescentando uma aplicação de energia renovável à sua lista de possibilidades.
Este projeto foi apoiado pela National Science Foundation, pela Fundação Bill e Melinda Gates e pelo Instituto Goergen de Ciência de Dados e Inteligência Artificial da URochester.
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