Mais de 100 anos após o afundamento do Titanic, a ideia de navios que não podem afundar continua a motivar engenheiros. Pesquisadores do Instituto de Óptica da Universidade de Rochester deram um passo significativo em direção a esse objetivo. Eles desenvolveram uma técnica que torna tubos metálicos comuns inafundáveis — ou seja, os tubos permanecem flutuantes independentemente de quanto tempo fiquem submersos ou quão danificados estejam.
O trabalho foi liderado por Chunlei Guo, professor de óptica e física e cientista sênior do Laboratório de Energéticos a Laser da URochester. Guo e seus colegas detalharam o novo método em um estudo publicado na Advanced Functional Materials. Sua abordagem concentra-se em modificar a superfície interna dos tubos de alumínio por meio de gravações para criar pits microscópicos e em nanos escala. Esta superfície texturizada se torna superhidrofóbica, permitindo repelir a água de forma eficaz e permanecer seca.
Como o Ar Aprisionado Impede o Afundamento
Quando um tubo tratado é colocado na água, seu interior repelente de água captura um bolso estável de ar. Esse ar aprisionado impede que a água preencha o tubo, o que evita que ele fique pesado e afunde. O processo assemelha-se a estratégias naturais observadas em aranhas de sino, que transportam bolhas de ar subaquáticas, e em formigas de fogo, que formam jangadas flutuantes usando seus corpos resistentes à água.
“Importante, nós adicionamos um divisor no meio do tubo para que mesmo se você o empurrar verticalmente para a água, a bolha de ar permaneça aprisionada dentro e o tubo mantenha sua capacidade de flutuar”, diz Guo.
Estabilidade Melhorada em Condições Agitadas
O grupo de pesquisa de Guo demonstrou pela primeira vez dispositivos flutuantes superhidrofóbicos em 2019. Esse design anterior dependia de dois discos repelentes de água selados juntos para criar flutuabilidade. Embora eficazes, os discos podiam perder sua 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 oceânicas.
“Nós os testamos em alguns ambientes realmente difíceis por semanas a fio e não encontramos degradação na flutuabilidade”, diz Guo. “Você pode fazer grandes buracos neles, e mostramos que, mesmo se você danificar severamente os tubos com o maior número de buracos que conseguir fazer, eles ainda flutuam.”
De Jangadas Flutuantes à Energia Renovável
Os pesquisadores mostraram que múltiplos tubos podem ser conectados para formar jangadas, que poderiam servir como base para navios, bóias ou plataformas flutuantes. Em testes de laboratório, a equipe experimentou tubos de diferentes comprimentos, alcançando quase meio metro. Guo afirma que o design pode ser ampliado para tamanhos grandes o suficiente para suportar cargas pesadas.
Além do transporte e infraestrutura, a equipe também demonstrou que jangadas feitas de tubos superhidrofóbicos poderiam capturar energia de águas 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.
