Mais de 100 anos após o desaparecimento do Titanic, a ideia de navios inafundáveis continua a motivar os engenheiros. Pesquisadores do Instituto de Óptica da Universidade de Rochester deram um passo significativo em direção a esse objetivo de longa data. Eles desenvolveram uma tecnologia que torna os tubos de metal comuns inafundáveis - o que significa que os tubos permanecem flutuando, não importa quanto tempo permaneçam debaixo d’água ou quantos danos tenham sofrido.
O trabalho foi liderado por Chunlei Guo, professor de óptica e física e pesquisador sênior do Worcester Laser Energy Laboratory. Guo e seus colegas detalharam o novo método em um estudo publicado em Materiais funcionais avançados. Sua abordagem se concentrou 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 o tubo tratado é submerso em água, seu interior à prova d’água retém uma bolsa de ar estável em seu interior. Esse ar retido impede que a água encha o cano, evitando 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 à prova d’água.
“É importante ressaltar que adicionamos um separador no meio do tubo, de modo que, mesmo que você o empurre verticalmente na água, a bolha de ar permaneça presa dentro e o tubo mantenha sua flutuabilidade”, diz Guo.
Maior estabilidade em ambientes agressivos
O grupo de pesquisa de Guo demonstrou pela primeira vez dispositivos flutuantes superhidrofóbicos em 2019. O projeto anterior dependia de dois discos à prova d’água colados para criar flutuabilidade. Apesar da sua eficácia, os discos podem perder a capacidade de flutuar quando inclinados em ângulos extremos. O novo design baseado em tubo simplifica a estrutura e proporciona uma estabilidade muito maior, especialmente em condições turbulentas semelhantes às do oceano.
“Nós os testamos em condições muito adversas durante várias semanas e não encontramos nenhuma degradação em sua flutuabilidade”, diz Guo. “Você pode fazer grandes furos neles, e nós mostramos que mesmo que você danifique seriamente os tubos com tantos furos quanto puder, eles ainda flutuam.”
Das jangadas flutuantes à energia renovável
Os pesquisadores demonstraram que vários tubos podem ser conectados para formar jangadas que podem servir de base para navios, bóias ou plataformas flutuantes. Nos testes de laboratório, a equipe fez experiências com tubos de diferentes comprimentos, que chegavam 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 podem capturar energia da água em movimento. Esta capacidade aponta para o papel potencial da tecnologia na geração de eletricidade a partir das ondas, acrescentando aplicações de energias renováveis à sua lista de possibilidades.
Este projeto foi apoiado pela National Science Foundation, pela Fundação Bill & Melinda Gates e pelo Instituto Gergen Worochester de Ciência de Dados e Inteligência Artificial.
