Metal flutuante pode revolucionar universo de embarcações, criando estruturas aquáticas que nunca vão afundar
Inspirados em estruturas microscópicas presentes na natureza, engenheiros da Universidade de Rochester desenvolveram uma maneira de tornar o alumínio um metal flutuante, mesmo em condições adversas. A descoberta pode ser escalável e possibilitar a construção de navios e estruturas aquáticas que nunca afundariam.
“O mecanismo é semelhante à forma como as aranhas-sino mergulhadoras aprisionam bolhas de ar na pele ou como as formigas-de-fogo formam jangadas flutuantes com seus corpos hidrofóbicos”, explica o professor de óptica e física Chunlei Guo que lidera a equipe que conseguiu modificar a superfície interna de tubos de alumínio por meio de corrosão a laser.
A técnica utiliza gravação a laser microscópica para criar tubos de metal hidrofóbicos (que repelem água) e retêm o ar, mantendo-os flutuando em circunstâncias extremas. “Quando o tubo tratado entra em contato com a água, a superfície hidrofóbica aprisiona uma bolha de ar estável no seu interior, o que impede que ele fique encharcado e afunde”, disse Chunlei Guo.
Publicada na revista Advanced Functional Materials a pesquisa é um passo promissor rumo à construção de estruturas flutuantes duradouras e resistentes a danos, incluindo embarcações, plataformas e equipamentos usados em mares e rios.
Por que os tubos não afundam?
O processo cria cavidades na superfície em micro e nanoescala. Com estas cavidades, a superfície é preenchida por ar e repele a água. Quando o tubo tratado é submerso, essa superfície texturizada retém uma bolsa de ar estável em seu interior, funcionando como um micro sistema de flutuação integrado.
Para garantir a estabilidade da flutuação em todos os ângulos possíveis, os pesquisadores adicionaram um divisor no centro de cada tubo. Esse recurso impede a saída de ar, mesmo se o tubo for inserido verticalmente na água. “Esse design ajuda a manter a bolha de ar dentro do tubo, para quela continue flutuando independentemente da posição”, disse Guo.
Materiais flutuantes
Em 2019, a equipe liderada pelo professor Guo já havia criado discos hidrofóbicos que flutuavam quando selados juntos. Mas seu desempenho falhou sob ângulos extremos ou turbulência. Agora, os pesquisadores testaram os tubos em ambientes variados e desafiadores ao longo de várias semanas e descobriram que a flutuabilidade permaneceu inalterada. Mesmo após perfurarem vários buracos no metal, os tubos continuaram a flutuar. “Mostramos que, mesmo que você danifique severamente os tubos com quantos buracos forem possíveis, eles ainda flutuam”, disse Guo.
A nova tecnologia usando os tubos flutuantes de alumínio traz a solução para situações extremas, com uma estrutura mais simples e robusta. Os cientistas afirmam que o design atual do tubo “simplifica e aprimora” a tecnologia em diversas áreas importantes, resistindo a condições turbulentas, como as encontradas no mar.
“Testamos os tubos em ambientes extremamente hostis durante semanas seguidas e não encontramos nenhuma degradação em sua flutuabilidade”, comentou o líder da equipe. “Você pode fazer grandes furos neles, e mostramos que mesmo se danificar severamente os tubos com quantos furos você conseguir fazer, eles ainda flutuam”, garante.
Vários tubos podem ser interligados para criar estruturas que podem servir de base para navios, boias e plataformas flutuantes, enquanto a tecnologia pode ser facilmente dimensionada para os tamanhos maiores necessários para dispositivos flutuantes de suporte de carga, como as amarras de uma turbina eólica offshore.
A equipe também testou diferentes comprimentos, chegando a quase meio metro, e demonstrou que o projeto poderia ser ampliado e interligado para criar plataformas flutuantes.
Sistemas de energia flutuantes
Além dos materiais flutuantes, os pesquisadores exploraram aplicações práticas. Um experimento mostrou como jangadas construídas com esses tubos poderiam ser usadas para captar energia do movimento das ondas, um desenvolvimento promissor para sistemas de energia fora da rede ou de energia renovável na água.
Essa funcionalidade adicional pode tornar essa tecnologia especialmente valiosa em ambientes remotos ou offshore, onde tanto a estabilidade quanto o design de baixa manutenção são fundamentais.
Próximos passos
Embora ainda em fase de pesquisa, os tubos flutuantes de alumínio podem servir como base adaptável para diversas tecnologias marítimas, como boias que nunca afundam, docas modulares, equipamentos de resgate de emergência e muito mais. Pode até mesmo servir de base para futuros projetos de navios que priorizem a resiliência sem sacrificar a simplicidade.
Com desenvolvimento adicional, esses tubos tratados a laser poderão se tornar uma solução elegante e escalável para alguns dos desafios da vida na água e em suas proximidades.
Com informações de Ciclo Vivo.
