Uma inovação que pode tornar embarcações quase indafundáveis
Mais de 100 anos após o naufrágio do Titanic, a ideia de navios que não podem afundar continua a motivar engenheiros. Pesquisadores do Instituto de Óptica da Universidade de Rochester deram agora um passo significativo em direção a esse objetivo há muito desejado. Eles desenvolveram uma técnica que torna tubos de metal comuns insubmergíveis –…
Mais de 100 anos após o naufrágio do Titanic, a ideia de navios que não podem afundar continua a motivar engenheiros. Pesquisadores do Instituto de Óptica da Universidade de Rochester deram agora um passo significativo em direção a esse objetivo há muito desejado. Eles desenvolveram uma técnica que torna tubos de metal comuns insubmergíveis – ou seja, os tubos permanecem flutuantes, independentemente de quanto tempo permanecem submersos ou de quanta danos sofram.
Pesquisa e Desenvolvimento
O trabalho foi liderado por Chunlei Guo, professor de óptica e física e cientista sênior do Laboratório de Energéticas a Laser da URochester. Guo e seus colegas detalharam o novo método em um estudo publicado na Advanced Functional Materials. A abordagem foca na modificação da superfície interna de tubos de alumínio, levando à criação de pequenas e nanoscópicas cavidades por meio de um processo de gravação. Essa superfície texturizada torna-se super-hidrofóbica, permitindo que ela repela fortemente a água e permaneça seca.
Como o Ar Aprisionado Impede o Afundamento
Quando um tubo tratado é colocado na água, seu interior repelente de água captura uma bolha estável de ar. Esse ar aprisionado impede que a água preencha o tubo, o que evita que ele se torne pesado e afunde. O processo se assemelha a estratégias naturais observadas em aranhas da campânula, que transportam bolhas de ar para debaixo d’água, e em formigas de fogo, que formam balsas flutuantes utilizando seus corpos resistentes à água.
“É importante ressaltar que adicionamos um divisor no meio do tubo, para que mesmo se você empurrá-lo verticalmente para baixo d’água, a bolha de ar permaneça aprisionada dentro e o tubo mantenha sua capacidade de flutuação,” diz Guo.
Estabilidade Melhorada em Condições Adversas
O grupo de pesquisa de Guo demonstrou pela primeira vez dispositivos flutuantes super-hidrofóbicos em 2019. O design anterior dependia de dois discos repelentes de água lacrados juntos para criar flutuação. Embora eficazes, os discos poderiam perder a capacidade de flutuar quando inclinados em ângulos extremos. O novo design baseado em tubos simplifica a estrutura e oferece muito mais estabilidade, especialmente em ambientes turbulentos semelhantes às condições do oceano.
“Testamos-os em ambientes realmente ásperos por semanas a fio e não encontramos degradação na flutuação,” afirma Guo. “Você pode fazer grandes furos neles, e mostramos que mesmo se você danificar severamente os tubos com quantos mais furos puder fazer, eles ainda flutuarão.”
De Balsas Flutuantes à Energia Renovável
Os pesquisadores mostraram que múltiplos tubos podem ser conectados para formar balsas, que poderiam servir como a base para navios, boias ou plataformas flutuantes. Em testes laboratoriais, a equipe experimentou tubos de diferentes comprimentos, alcançando quase meio metro. Guo afirma que o design pode ser escalado para tamanhos grandes o suficiente para suportar cargas pesadas.
Além de transporte e infraestrutura, a equipe também demonstrou que balsas feitas de tubos super-hidrofóbicos poderiam capturar energia da água em movimento. Essa capacidade sugere um papel potencial para a tecnologia na geração de eletricidade a partir de ondas, adicionando uma aplicação de energia renovável à sua lista de possibilidades.
Este projeto foi apoiado pela National Science Foundation, pela Bill and Melinda Gates Foundation e pelo Goergen Institute for Data Science and Artificial Intelligence da URochester.
