Più di un secolo dopo l’affondamento del Titanic, gli ingegneri sperano ancora di creare un giorno navi “inaffondabili”. In un passo verso il raggiungimento di questo nobile obiettivo, i ricercatori del Università di Rochester‘S Istituto di Ottica hanno sviluppato un nuovo processo che rende inaffondabili i normali tubi metallici, il che significa che rimarranno a galla, indipendentemente da quanto tempo vengono costretti in acqua o da quanto gravemente vengono danneggiati.

Chunlei Guoprofessore di ottica e fisica e scienziato senior presso l’URochester Laboratorio di Energetica Lasere il suo team descrivono il processo per creare tubi di alluminio con notevoli capacità di galleggiamento in un studio pubblicato in Materiali funzionali avanzati. Incidendo l’interno dei tubi di alluminio, i ricercatori creano micro e nano-cavi sulla superficie che la fanno girare superidrofobico, respinge l’acqua e rimane asciutto.

Diversi tubi metallici inaffondabili collegati tra loro in una formazione di zattere potrebbero costituire la base per le navi, le boe e le piattaforme galleggianti del futuro. Credito immagine: Università di Rochester / J. Adam Fenster

Quando il tubo trattato entra in acqua, la superficie superidrofobica intrappola una bolla d’aria stabile all’interno del tubo, impedendogli di impregnarsi d’acqua e di affondare. Il meccanismo è simile al modo in cui i ragni campanari subacquei intrappolano una bolla d’aria per rimanere galleggianti sott’acqua o al modo in cui le formiche del fuoco formano zattere galleggianti con i loro corpi idrofobi.

« È importante sottolineare che abbiamo aggiunto un divisore al centro del tubo in modo che, anche se lo si spinge verticalmente nell’acqua, la bolla d’aria rimanga intrappolata all’interno e il tubo mantenga la sua capacità di galleggiamento », afferma Guo.

Guo e il suo laboratorio per primi hanno dimostrato dispositivi galleggianti superidrofobici nel 2019, dotato di due dischi superidrofobici sigillati insieme per fornire galleggiabilità. Ma l’attuale design dei tubi semplifica e migliora la tecnologia in diverse aree chiave. I dischi sviluppati in precedenza dai ricercatori possono perdere la capacità di galleggiare se ruotati ad angoli estremi, ma i tubi sono resistenti alle condizioni turbolente come quelle del mare.

« Li abbiamo testati in ambienti davvero difficili per settimane di seguito e non abbiamo riscontrato alcun degrado della loro galleggiabilità », afferma Guo. « Si possono fare grandi buchi e abbiamo dimostrato che anche se si danneggiano gravemente i tubi con tutti i fori possibili, galleggiano comunque. »

« Se danneggi gravemente i tubi con tutti i fori che puoi perforare, continuano a galleggiare », afferma Guo. Credito immagine: Università di Rochester / J. Adam Fenster

È possibile collegare più tubi per creare zattere che potrebbero fungere da base per navi, boe e piattaforme galleggianti. Negli esperimenti di laboratorio, il team ha testato il progetto utilizzando tubi di varie lunghezze, fino a quasi mezzo metro, e Guo afferma che la tecnologia potrebbe essere facilmente adattata alle dimensioni maggiori necessarie per i dispositivi galleggianti portanti.

I ricercatori hanno anche dimostrato che le zattere realizzate con tubi superidrofobici potrebbero essere utilizzate per raccogliere l’energia delle onde per generare elettricità, offrendo una promettente applicazione di energia rinnovabile.

Questo progetto è stato sostenuto dalla National Science Foundation, dalla Bill and Melinda Gates Foundation e da URochester Goergen Institute per la scienza dei dati e l’intelligenza artificiale.

Fonte: Università di Rochester