Sumérgelo y vendrán. Algas oportunistas, acial, y las películas bacterianas pueden ensuciar rápidamente casi cualquier superficie submarina, pero los investigadores ahora están utilizando los avances en nanotecnología y ciencia de los materiales para diseñar revestimientos subacuáticos respetuosos con el medio ambiente que repelen a estos polizones biológicos.
"El agua de mar es un sistema biológico muy agresivo, "dice Gabriel Lopez, cuyo laboratorio en la Universidad de Duke estudia la interfaz de las películas de bacterias marinas con superficies sumergidas. Si bien la abundancia de vida marina hace que los arrecifes de coral y las piscinas de marea sean atractivos destinos turísticos, para barcos cuyos cascos se cubren de lodo, toda esta vida puede bastante literal, ser un gran lastre. En solo una clase de destructor de la Marina de los EE. UU., Se estima que la acumulación biológica cuesta más de $ 50 millones al año, principalmente en combustible extra, según un estudio de 2010 realizado por investigadores de la Academia Naval de EE. UU. y el Centro de Guerra de Superficie Naval en Maryland. La bioincrustación marina también puede interrumpir el funcionamiento de los sensores oceánicos, intercambiadores de calor que succionan agua para enfriar los sistemas mecánicos, y otros equipos subacuáticos.
Tradicionalmente, el fabricante de un barco podría aplicar pintura que contenga biocidas, diseñado para envenenar cualquier organismo colonizador, a la parte inferior del casco. Sin embargo, estas pinturas a menudo contienen metales pesados u otras sustancias químicas tóxicas que pueden acumularse en el medio ambiente y dañar involuntariamente a los peces u otros organismos marinos. Para reemplazar pinturas tóxicas, Los científicos e ingenieros ahora están buscando formas de manipular las propiedades físicas de los revestimientos superficiales para desalentar la colonización biológica. "Nuestro objetivo final es desarrollar tecnología más ecológica, "Dice López.
López y su grupo se enfocan en una clase de materiales llamados superficies sensibles a estímulos. Como su nombre indica, los materiales alterarán sus propiedades físicas o químicas en respuesta a un estímulo, como un cambio de temperatura. Los recubrimientos que se están probando en el laboratorio de López se arrugan a micro o nanoescala, sacudiendo las viscosas colonias de bacterias marinas de una manera similar a como un caballo podría mover su piel para espantar a las moscas. Los investigadores también consideran cómo un estímulo podría alterar las propiedades químicas de una superficie de una manera que podría disminuir la capacidad de adherencia de un organismo marino.
En el Simposio AVS, celebrado del 30 de octubre al 4 de noviembre en Nashville, Tenn., López presentará los resultados de experimentos en dos tipos diferentes de superficies sensibles a estímulos:una que cambia su textura en respuesta a la temperatura y la otra en respuesta a un voltaje aplicado. Las superficies sensibles al voltaje se están desarrollando en colaboración con el laboratorio de Xuanhe Zhao, también investigador de Duke, quienes encontraron que los cables aislantes pueden fallar si se deforman bajo voltaje. "Asombrosamente, el mismo mecanismo de falla puede resultar útil para deformar superficies de recubrimientos y eliminar bioincrustaciones, "Dijo Zhao.
"La idea de una superficie activa está inspirada en la naturaleza, "agrega López, que recuerda estar intrigado por la pregunta de cómo los tentáculos ondeantes de una anémona de mar pueden limpiarse por sí mismos. Otras superficies biológicas, como piel de tiburón, ya han sido copiados por ingenieros que buscan aprender de los exitosos sistemas antiincrustantes de la naturaleza.
Las superficies modelo que estudian López y su equipo aún no están en formas adecuadas para aplicaciones comerciales, pero ayudan a los científicos a comprender los mecanismos detrás de la textura efectiva o los cambios químicos. La comprensión de estos mecanismos también ayudará al equipo a desarrollar materiales y métodos para controlar la contaminación biológica en una amplia gama de contextos adicionales. incluso en implantes médicos y superficies industriales. Como siguiente paso, el equipo probará cómo las superficies son capaces de sacudirse otras formas de vida marina. Finalmente, el equipo espera sumergir paneles de prueba revestidos en aguas costeras y esperar a que llegue la vida marina. pero espero que no sea demasiado acogedor.
