Un avance que podría hacer que los barcos sean casi insumergibles

Más de un siglo después del hundimiento del Titanic, la idea de barcos que no pueden hundirse sigue motivando a los ingenieros. Investigadores del Instituto de Óptica de la Universidad de Rochester dieron un paso significativo hacia este objetivo. Desarrollaron una técnica que permite a tubos de metal ordinario mantenerse a flote, sin importar cuánto tiempo permanezcan bajo el agua o el daño que sufran.

El trabajo fue liderado por el profesor Chunlei Guo, quien detalló el nuevo método en un estudio publicado en Advanced Functional Materials. Su enfoque se centra en modificar la superficie interna de los tubos de aluminio mediante un grabado que crea micro y nanosurcos. Esta superficie texturizada se vuelve superhidrofóbica, lo que permite repeler el agua y mantenerse seca.

Cómo el aire atrapado previene el hundimiento

Cuando un tubo tratado se coloca en el agua, su interior repelente de agua captura un bolsillo de aire estable. Este aire atrapado evita que el agua llene el tubo, lo que impide que se vuelva pesado y se hunda. El proceso se asemeja a estrategias naturales observadas en arañas de campana y hormigas de fuego, que forman balsas flotantes con sus cuerpos resistentes al agua.

"Es importante que añadimos un divisor en el medio del tubo, de modo que incluso si se empuja verticalmente al agua, la burbuja de aire se mantenga atrapada y el tubo conserve su capacidad de flotación", explicó Guo.

Estabilidad mejorada en condiciones adversas

El grupo de investigación de Guo demostró por primera vez dispositivos flotantes superhidrofóbicos en 2019. El diseño anterior dependía de dos discos repelentes de agua sellados juntos para crear flotabilidad. Aunque era efectivo, los discos podían perder su capacidad de flotación al inclinarse en ángulos extremos. El nuevo diseño basado en tubos simplifica la estructura y ofrece una estabilidad mucho mayor, especialmente en entornos turbulentos similares a los del océano.

"Los probamos en condiciones realmente difíciles durante semanas y no encontramos degradación en su flotabilidad", comentó Guo. "Se pueden hacer grandes agujeros en ellos, y demostramos que incluso si se dañan severamente con tantos agujeros como se pueda, siguen flotando".

De balsas flotantes a energía renovable

Los investigadores mostraron que múltiples tubos pueden conectarse para formar balsas, que podrían servir como base para barcos, boyas o plataformas flotantes. En pruebas de laboratorio, el equipo experimentó con tubos de diferentes longitudes, alcanzando casi medio metro. Guo afirmó que el diseño puede escalarse a tamaños lo suficientemente grandes como para soportar cargas pesadas.

Más allá del transporte y la infraestructura, el equipo también demostró que las balsas hechas de tubos superhidrofóbicos podrían capturar energía del agua en movimiento. Esta capacidad sugiere un posible papel para la tecnología en la generación de electricidad a partir de olas, añadiendo una aplicación de energía renovable a su lista de posibilidades.

Este proyecto fue respaldado por la National Science Foundation, la Bill and Melinda Gates Foundation y el Goergen Institute for Data Science and Artificial Intelligence de URochester.

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