FOTO Adio epave? Primul 'titan plutitor' din lume poate rămâne la suprafață chiar și grav avariat

O echipă de ingineri din Australia a creat ceea ce cercetătorii descriu drept prima demonstrație a unui metamaterial metalic cu structură de rețea care poate pluti chiar și după ce este grav avariat. Noul material, realizat din titan imprimat 3D și spumă poliuretanică, ar putea deschide o nouă eră pentru infrastructura marină și, în perspectivă, ar putea contribui la reducerea riscului ca anumite structuri și echipamente să ajungă pe fundul mării după ce sunt deteriorate.

Cercetarea a fost realizată de o echipă condusă de Universitatea RMIT din Australia, iar materialul a fost conceput pentru a rezolva una dintre problemele majore ale structurilor maritime: ce se întâmplă atunci când acestea sunt fisurate și apa începe să pătrundă în interior?

Geamandurile, senzorii plutitori și numeroase alte echipamente marine se bazează în mod tradițional pe spații etanșe pentru a rămâne la suprafață. O singură avarie importantă poate permite apei să pătrundă în aceste compartimente și poate duce, în cele din urmă, la scufundarea întregii structuri.

Un ‘titan plutitor’ care nu se scufundă atunci când este spart

Cercetătorii au venit cu o soluție neobișnuită. Au imprimat 3D o rețea din titan formată din lonjeroane goale, interconectate, apoi au umplut aceste elemente cu spumă poliuretanică, notează Science Direct.

Spre deosebire de o structură convențională, exteriorul nu este închis într-o carcasă etanșă. Apa poate circula prin spațiile deschise ale rețelei, în timp ce spuma din interiorul lonjeroanelor împiedică inundarea acestora.

„Umplând doar lonjeroanele goale din titan cu spumă poliuretanică, am creat o structură care permite apei să curgă prin ea, rămânând în același timp flotabilă chiar și după crăpături și deteriorări semnificative”, a explicat Dr. Jordan Noronha, cercetător principal în cadrul proiectului.

Probele au rămas la suprafață în apă dulce timp de peste două luni, iar cercetătorii spun că aceasta este prima demonstrație raportată a unui metamaterial plutitor cu rețea hibridă metalică.

De ce nu ‘intră la apă’

Secretul invenției este în structura sa internă. În cazul unei rețele metalice obișnuite, apa poate pătrunde în spațiile goale, ceea ce elimină avantajul oferit de greutatea redusă.

Pentru noul material, cercetătorii au introdus conceptul de „densitate scheletică”, care ia în calcul doar componentele structurii care împiedică apa să pătrundă.

Regula propusă este simplă: dacă această densitate este mai mică decât densitatea apei din jur, structura poate continua să plutească, chiar dacă apa circulă liber prin spațiile sale exterioare.

„Celulele minuscule, sigilate, din spumă captează gazul și împiedică apa să inunde lonjeroanele goale”, a explicat Noronha pentru publicația amintită. Astfel, spuma funcționează ca o barieră distribuită care ajută structura să rămână la suprafață după deteriorare.

Cu 70% mai rezistent decât materialele convenționale

Performanțele materialului nu se limitează la flotabilitate. Atunci când au comparat structuri cu aceeași densitate totală, cercetătorii au constatat că rețeaua de titan era cu aproximativ 70% mai rezistentă decât oțelul inoxidabil sau polietilena de înaltă densitate.

Materialul a rezistat și expunerii la apa de mare. După două săptămâni de scufundare în apa naturală din Golful Port Phillip, în apropiere de Melbourne, structura pierduse doar 0,15% din masă, iar rezistența sa scăzuse cu mai puțin de 1%.

Mai spectaculos este că fisurile și deteriorările structurale importante nu au dus imediat la scufundare.

Rețeaua a continuat să plutească după apariția unor fisuri, după cedarea unor puncte importante de conectare și chiar după fracturarea unui întreg strat al structurii. Materialul s-a scufundat abia după ce a fost puternic zdrobit și compactat.

O geamandură imprimată 3D a trecut testul

Pentru a demonstra că tehnologia poate funcționa și în condiții apropiate de cele reale, echipa a construit o geamandură marină imprimată 3D.

Într-un rezervor cu apă de mare turbulentă, geamandura a rămas stabilă chiar și atunci când a fost înclinată cu până la 45 de grade. Nu a avut nevoie de o carcasă etanșă, de un strat protector sau de un sistem suplimentar de flotabilitate.

Descoperirea ar putea avea aplicații în construcția de geamanduri, senzori, platforme și alte echipamente maritime, iar pe termen lung ar putea inspira noi soluții pentru structuri care trebuie să rămână la suprafață chiar și după accidente sau avarii.

Cercetătorii vor să ducă materialul în larg

Echipa condusă de profesorul Ma Qian intenționează acum să mărească dimensiunea componentelor și să testeze comportamentul materialului pe perioade mai lungi, în condiții reale de mare și la adâncimi mai mari.

Cercetătorii spun că aceeași arhitectură ar putea fi adaptată și pentru alte scopuri. Prin schimbarea materialului introdus în interiorul cadrului de titan, structura ar putea fi folosită pentru absorbția energiei, gestionarea termică, controlul vibrațiilor și alte aplicații inginerești.

Dacă tehnologia va trece cu succes de testele marine pe termen lung, ea ar putea schimba modul în care sunt proiectate structurile care trebuie să rămână la suprafață după avarii, oferind o soluție în care o fisură nu înseamnă automat scufundarea.