Más de 100 años después del hundimiento del Titanic, la idea de que los barcos son insumergibles inspira a los ingenieros. Investigadores del Instituto de Óptica de la Universidad de Rochester han dado ahora un paso importante hacia ese objetivo largamente anhelado. Han desarrollado una técnica que hace que los tubos de metal ordinarios sean insumergibles, lo que significa que los tubos flotan independientemente de cuánto tiempo permanezcan bajo el agua o cuánto daño causen.
El trabajo fue dirigido por Chunlei Guo, profesor de óptica y física y científico principal del Laboratorio de Energética Láser de Eurochester. Guo y sus colegas describen el nuevo método en detalle en un estudio publicado Materiales funcionales avanzados. Su enfoque se centra en modificar la superficie interior de los tubos de aluminio para crear hoyos microscópicos y a nanoescala. Esta superficie texturizada se vuelve superhidrófoba, lo que le permite repele fuertemente el agua y permanece seca.
Cómo el aire atrapado previene el ahogamiento
Cuando un tubo tratado se coloca en agua, su interior resistente al agua captura una bolsa de aire estable en su interior. Este aire atrapado evita que el agua llene el tubo, lo que evita que se vuelva pesado y se hunda. El proceso es similar a las estrategias naturales de las arañas campana buceadora, que transportan burbujas de aire bajo el agua, y a las hormigas bravas, que utilizan sus cuerpos resistentes al agua para construir balsas flotantes.
“Es importante destacar que agregamos un separador en el medio del tubo para que incluso si lo empujas verticalmente hacia el agua, las burbujas de aire quedan atrapadas en el interior y el tubo conserva su flotabilidad”, dijo Guo.
Estabilidad mejorada en condiciones difíciles.
El grupo de investigación de Guo demostró los primeros dispositivos flotantes superhidrófobos en 2019. El diseño anterior se basaba en dos discos herméticos sellados entre sí para crear flotabilidad. Si bien son funcionales, los discos pueden inclinarse en ángulos extremos y perder su capacidad de flotar. El nuevo diseño basado en tubos simplifica la estructura y proporciona una estabilidad mucho mayor, especialmente en entornos turbulentos como las condiciones del mar.
“Los probamos durante varias semanas en entornos realmente difíciles y no encontramos ninguna degradación en su flotabilidad”, dice Guo. “Se pueden hacer grandes agujeros en ellos y hemos demostrado que, por mucho que se dañen los tubos, aún pueden flotar”.
De balsas flotantes a energías renovables
Los investigadores han demostrado que se pueden conectar varios tubos para formar balsas, que pueden servir como base para barcos, boyas o plataformas flotantes. En las pruebas de laboratorio, el equipo experimentó con tubos de distintas longitudes, llegando hasta aproximadamente medio metro. Guo dijo que el diseño se puede ampliar a un tamaño lo suficientemente grande como para soportar cargas pesadas.
Más allá del transporte y la infraestructura, el equipo demuestra que las balsas hechas de tubos superhidrófobos pueden capturar energía del agua en movimiento. Este poder sugiere un papel potencial de la tecnología en la generación de electricidad a partir de olas, agregando una aplicación de energía renovable a la lista de posibilidades.
El proyecto contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias, la Fundación Bill y Melinda Gates y el Instituto Goergen de Ciencia de Datos e Inteligencia Artificial en Eurochester.
