Mais de 100 anos após o naufrágio do Titanic, a ideia de que os navios são inafundáveis inspira os engenheiros. Pesquisadores do Instituto de Óptica da Universidade de Rochester deram agora um passo importante 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 flutuam independentemente de quanto tempo permanecem debaixo d’água ou de quanto dano causam.
O trabalho foi liderado por Chunlei Guo, professor de óptica e física e cientista sênior do Laboratório de Energia Laser de Eurochester. Guo e seus colegas descrevem o novo método detalhadamente em um estudo publicado Materiais funcionais avançados. Sua abordagem se concentra na modificação da superfície interna dos tubos de alumínio 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 afogamento
Quando um tubo tratado é colocado na água, seu interior resistente 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 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 resistentes à água para construir jangadas flutuantes.
“É importante ressaltar que adicionamos um separador no meio do tubo para que, mesmo que você o empurre verticalmente na água, as bolhas de ar fiquem presas dentro e o tubo mantenha sua flutuabilidade”, disse Guo.
Maior estabilidade em condições adversas
O grupo de pesquisa de Guo demonstrou os primeiros dispositivos flutuantes superhidrofóbicos em 2019. O projeto anterior dependia de dois discos impermeáveis selados para criar flutuabilidade. Embora funcionais, os discos podem perder a capacidade de flutuar ao serem inclinados em ângulos extremos. O novo design baseado em tubo simplifica a estrutura e proporciona uma estabilidade muito maior, especialmente em ambientes turbulentos, como as condições do mar.
“Nós os testamos durante várias semanas em ambientes realmente difíceis e não encontramos nenhuma degradação em sua flutuabilidade”, diz Guo. “Você pode fazer grandes buracos neles, e nós mostramos que, por mais que você danifique os tubos, eles ainda podem flutuar.”
Das jangadas flutuantes à energia renovável
Os pesquisadores mostraram que vários tubos podem ser conectados para formar jangadas, que podem servir de base para navios, bóias ou plataformas flutuantes. Em testes de laboratório, a equipe experimentou tubos de diversos comprimentos, chegando a cerca de meio metro. Guo disse que o projeto pode ser dimensionado para um tamanho grande o suficiente para suportar cargas pesadas.
Além do transporte e da infraestrutura, a equipe mostra que jangadas feitas de tubos superhidrofóbicos podem capturar energia da água em movimento. Este poder sugere um papel potencial para a tecnologia na geração de eletricidade a partir das ondas, acrescentando uma aplicação de energia renovável à lista de possibilidades.
O projeto foi apoiado pela National Science Foundation, pela Fundação Bill e Melinda Gates e pelo Instituto Goergen de Ciência de Dados e Inteligência Artificial em Eurochester.
