I ricercatori creano tubi galleggianti superidrofobici che non possono affondare / Researchers Create Superhydrophobic Floating Tubes That Cannot Sink

I ricercatori creano tubi galleggianti superidrofobici che non possono affondare / Researchers Create Superhydrophobic Floating Tubes That Cannot Sink

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I ricercatori dell'Università di Rochester hanno compiuto un importante passo avanti nella creazione di imbarcazioni inaffondabili.

Il gruppo ha sviluppato un metodo che consente ai normali tubi metallici di restare a galla indefinitamente, indipendentemente dall'esposizione all'acqua o dai danni strutturali.

Come funzionano i tubi superidrofobici

Guidato da Chunlei Guo, professore di ottica e fisica, il gruppo ha pubblicato i suoi risultati su Advanced Functional Materials. La tecnica prevede l'incisione delle superfici interne dei tubi di alluminio per creare cavità microscopiche e nanometriche. Questa modifica rende la superficie superidrofobica, respingendo fortemente l'acqua e mantenendola asciutta.

Quando il tubo trattato viene immerso, l'interno idrorepellente intrappola una sacca d'aria stabile al suo interno. Quest'aria impedisce al tubo di riempirsi d'acqua e ne mantiene la galleggiabilità. Il meccanismo imita strategie naturali, come i ragni a campana subacquea che trasportano aria sott'acqua e le formiche di fuoco che formano zattere galleggianti usando i loro corpi resistenti all'acqua.

"È importante sottolineare che abbiamo aggiunto un divisorio al centro del tubo, in modo che anche se lo si spinge verticalmente nell'acqua, la bolla d'aria rimanga intrappolata all'interno ed il tubo mantenga la sua capacità di galleggiare", ha affermato Guo.

Stabilità in condizioni difficili

Il nuovo progetto basato su tubi migliora i precedenti dispositivi galleggianti dimostrati dal gruppo di Guo nel 2019, che si basavano su dischi sigillati. Pur essendo efficace, il progetto a disco perdeva galleggiabilità se inclinato ad angoli estremi. I nuovi tubi semplificano la struttura e offrono una maggiore stabilità, anche in ambienti turbolenti.

"Li abbiamo testati in ambienti davvero difficili per settimane intere e non abbiamo riscontrato alcun degrado della loro galleggiabilità", ha spiegato Guo. "Si possono praticare grandi fori, ed abbiamo dimostrato che anche danneggiando gravemente i tubi con tutti i fori possibili, continuano a galleggiare."

Applicazioni: dalle zattere alle energie rinnovabili

È possibile collegare più tubi per formare zattere in grado di sostenere navi, boe o piattaforme galleggianti. I test di laboratorio hanno incluso tubi lunghi fino a quasi mezzo metro ed il progetto può essere dimensionato per supportare carichi pesanti.

I ricercatori hanno anche dimostrato che le zattere realizzate con tubi superidrofobici possono catturare l'energia dall'acqua in movimento, suggerendo potenziali applicazioni nell'elettricità generata dalle onde.

Finanziamenti e supporto

Il progetto è stato sostenuto dalla National Science Foundation, dalla Bill and Melinda Gates Foundation e dal Goergen Institute for Data Science and Artificial Intelligence dell'Università di Rochester.

ENGLISH

Researchers at the University of Rochester have made a major advance toward creating unsinkable vessels.

The team has developed a method that makes ordinary metal tubes remain afloat indefinitely, regardless of water exposure or structural damage.

How Superhydrophobic Tubes Work

Led by Chunlei Guo, professor of optics and physics, the team published their findings in Advanced Functional Materials. The technique involves etching the interior surfaces of aluminum tubes to create microscopic and nanoscale pits. This modification makes the surface superhydrophobic, strongly repelling water and keeping it dry.

When the treated tube is submerged, the water-repelling interior traps a stable air pocket inside. This air prevents the tube from filling with water and maintains buoyancy. The mechanism mimics natural strategies, such as diving bell spiders that carry air underwater and fire ants that form floating rafts using their water-resistant bodies.

"Importantly, we added a divider to the middle of the tube so that even if you push it vertically into the water, the bubble of air remains trapped inside and the tube retains its floating ability," said Guo.

Stability in Harsh Conditions

The new tube-based design improves on earlier floating devices demonstrated by Guo’s team in 2019, which relied on sealed disks. While effective, the disk design lost buoyancy when tilted at extreme angles. The new tubes simplify the structure and offer enhanced stability, even in turbulent environments.

"We tested them in some really rough environments for weeks at a time and found no degradation to their buoyancy," Guo explained. "You can poke big holes in them, and we showed that even if you severely damage the tubes with as many holes as you can punch, they still float."

Applications: From Rafts to Renewable Energy

Multiple tubes can be connected to form rafts capable of supporting ships, buoys, or floating platforms. Laboratory tests included tubes up to nearly half a meter in length, and the design can be scaled to support heavy loads.

The researchers also demonstrated that rafts made from superhydrophobic tubes can capture energy from moving water, suggesting potential applications in wave-generated electricity.

Funding and Support

The project was supported by the National Science Foundation, the Bill and Melinda Gates Foundation, and URochester's Goergen Institute for Data Science and Artificial Intelligence.

Da:

https://www.eurekamagazine.co.uk/content/news/researchers-create-superhydrophobic-floating-tubes-that-cannot-sink?