Arañas y hormigas inspiran metal que no se hundirá

Un tipo de araña y una especie de hormiga han servido de inspiración a un grupo de científicos de la Universidad de Rochester, para desarrollar una estructura metálica que sea tan repelente al agua que se niega a hundirse,. Sin importar con qué frecuencia se la fuerce al agua o cuánto se dañe o pinche. Descubre en este artículo como las arañas y hormigas inspiran metal que no se hundirá.

¿Podría esto conducir a un barco insumergible? ¿Un dispositivo de flotación portátil que aún flote después de ser perforado? ¿Dispositivos de monitoreo electrónico que pueden sobrevivir a largo plazo en el océano? Todo lo anterior, lo dice Chunlei Guo, profesor de óptica y física, cuyo laboratorio describe la estructura.

La estructura utiliza una técnica innovadora que el laboratorio desarrolló para usar explosiones de láser de femtosegundos para «grabar» las superficies de los metales con intrincados patrones de micro y nanoescala que atrapan el aire y hacen que las superficies sean superhidrofóbicas o que al estar en el agua flotan.

Según el estudio realizado

El estudio ha mostrado una importante limitación, puesto que se descubrió que al permanecer bajo el agua durante largos períodos de tiempo, las estructuras pueden comenzar a perder sus propiedades hidrofóbicas. Miremos las arañas y las hormigas de fuego, que pueden sobrevivir largos períodos debajo o sobre la superficie del agua. ¿Cómo? Atrapando aire en un área cerrada.

Una inspiración muy interesante

Las arañas acuáticas Argyroneta, por ejemplo, crean una red submarina en forma de cúpula, una llamada campana de buceo, que llenan de aire transportado desde la superficie entre sus piernas superhidrófobicas y su abdomen. De igual forma, una especie de hormigas, denominadas «de fuego» pueden formar una balsa atrapando el aire y reteniéndolo en algunas partes de su cuerpo.

«Esa fue una inspiración muy interesante», dice Guo. Como señalan los investigadores en el documento; «La idea clave es que las superficies superhidrofóbicas (SH) multifacéticas pueden atrapar un gran volumen de aire, lo que haría posible el uso de este tipo de superficie para diseñar estructuras que logren flotar».

Una estructura desarrollada por los científicos

Este grupo de científicos ha desarrollado una estructura donde las superficies de las placas de aluminio están situadas paralelamente una con la otra; y orientadas hacia el interior, no hacia el exterior. De manera que se logra crear un «cajón», reduciéndose así el desgaste y la abrasión externos.

Entre las placas hay la distancia exacta como para contener y retener eficientemente el aire como para mantener a flote la estructura, por lo que básicamente lo que se ha creado es un compartimento flotante. Las superficies superhidrofóbicas evitarán que el agua ingrese al compartimento incluso cuando la estructura se vea obligada a sumergirse en el agua.

Las estructuras son extraordinarias

Incluso después de verse obligadas a sumergirse durante dos meses, las estructuras inmediatamente retornaron a la superficie después de que se liberó la carga, dice Guo. Los científicos encontraron que la superficie se mantenía a flote incluso luego de recibir perforaciones, ya que el aire que se encuentra en las divisiones adyacentes permanece intacto.

También en este caso los investigadores usaron el aluminio. Pero ellos creen que el mismo proceso podría utilizarse en casi cualquier otro material o metal. Guo confiesa que al inicio del proyecto, el uso de esta técnica demoraba una hora para modelar el área de una superficie de una pulgada cuadrada. Pero que actualmente, mediante el uso de láseres siete veces más potentes, y un escaneo más rápido, el laboratorio ha acelerado el proceso. Lo que lo hace más factible para escalar para aplicaciones comerciales.

El proyecto fue apoyado por fondos de la Fundación Bill y Melinda Gates

Además, los coautores incluyen al autor principal Zhibing Zhan, Mohamed ElKabbash, Jihua Zhang y Subhash Singh, todos candidatos a doctorado o becarios postdoctorales en el laboratorio de Guo, y Jinluo Cheng, profesor asociado en el Instituto Changchun de Óptica, Mecánica Fina y Física en China. El proyecto fue apoyado por fondos de la Fundación Bill y Melinda Gates, la Oficina de Investigación del Ejército de los EE. UU. y la Fundación Nacional de Ciencias.

Pensar en que las arañas y hormigas inspiran metal que no se hundirá es algo que nos deja con la boca abierta. Pero ciertamente como haz visto es algo mucho más que alucinante.