J. Adam Fenster / Universidade de Rochester
Múltiplos tubos metálicos inafundáveis interligados em forma de jangada podem ser a base para os navios, bóias e plataformas flutuantes do futuro.
Uma equipa de engenheiros criou tubos metálicos que não afundam, mesmo quando crivados de buracos, que nos deixam mais próximo de um dia termos navios verdadeiramente inafundáveis.
Mais de 100 anos após a catástrofe do Titânicoo mítico navio alegadamente “inafundável”, a ideia de navios que não conseguem afundar continua a impulsionar a investigação em engenharia.
Uma equipa de cientistas da Universidade de Rochester deu agora um passo significativo em direção a esse objetivo, com um método que torna tubos metálicos comuns efetivamente inafundáveis.
Esses tubos mantêm-se à tona da água independentemente do tempo que permaneçam submersos ou dos danos físicos que sofram.
A investigação foi liderada por Chun Lei Guoprofessor de ótica e física e investigador sénior da Universidade de Rochester, e apresentada num artigo publicado na terça-feira na revista AMateriais Funcionais Avançados.
A abordagem da equipa envolve gravar cuidadosamente a superfície interior dos tubos de alumínio para criar cavidades microscópicas e à escala nanométrica. Esta superfície assim texturizada torna-se super-hidrofóbicoo que significa que repele fortemente a água e permanece seca.
Quando um dos tubos tratados é submerso, o interior repelente de água aprisiona uma bolsa estável de ar no seu interior. Esta camada de ar impede que a água encha o tubo e o faça afundar.
O processo replica estratégias encontradas na naturezacomo acontece com a aranha-de-sino (Argyroneta aquática), que transporta bolhas de ar debaixo de água, ou das formigas-de-fogo (Solenopsis invicta), que se ligam entre si para formar jangadas flutuantes usando os seus corpos resistentes à água.
“Um fator muito importante foi termos adicionado um divisor ao meio do tubo para que, mesmo que o empurre verticalmente para dentro de água, a bolha de ar permaneça aprisionada no interior e o tubo mantenha a sua capacidade de flutuar”, explica Guo.
A equipa de Guo tinha demonstrado pela primeira vez dispositivos flutuantes super-hidrofóbico em 2019, usando dois discos repelentes de água selados em conjunto para criar flutuabilidade.
Embora eficaz, essa conceção anterior tinha limitações. Em ângulos extremos, os discos podiam perder a capacidade de se manterem à tona. A nova conceção baseada em tubos é mais simples e muito mais estável, especialmente em condições turbulentas semelhantes às encontradas em mar aberto.
“Testámo-los em ambientes verdadeiramente adversos durante semanas seguidas e não encontrámos qualquer degradação na sua flutuabilidade“, afirma Guo. “É possível fazer grandes buracos neles, e mostramos que mesmo que danifiquemos severamente os tubos com tantos buracos quanto se consiga fazer, eles continuam a flutuar“.
A equipa mostrou ainda que vários tubos podem ser ligados para formar jangadas, abrindo caminho a aplicações como navios, boias e plataformas flutuantes.
Os testes laboratoriais incluíram tubos de diferentes comprimentos, que chegaram a atingir quase meio metro. Segundo Guo, o conceito pode ser ampliado para suportar as cargas mais pesadas usadas no mundo real.
A equipa explorou também como jangadas construídas a partir destes tubos super-hidrofóbicos poderiam captar energia das ondas oceânicas. Esta abordagem aponta para uma potencial nova forma de gerar eletricidade renovável — enquanto se utilizam estruturas flutuantes duradouras.