24 de octubre de 2016

Novedosos Recubrimientos de Hidrogeles para prevenir la Bio-Contaminación en Barcos

ARLINGTON, Va. - Individualmente, los pequeños percebes no plantean una amenaza para los descomunales buques de la Armada de EUA. Pero cuando están agrupados como grumos gruesos en el casco de una nave - un fenómeno natural llamado bio-contaminación - estos crustáceos pegajosos puede hacer lenta una nave y aumentar su consumo de combustible en un 40 por ciento.

Un marinero raspa los percebes del fondo de un casco rigido
Revestimientos de lucha contra los percebes
Para hacer frente a esta pequeña pero costosa peste, la Oficina de Investigación Naval (ONR) esta patrocinando un trabajo por el Dr. Xuanhe Zhao, profesor asociado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Zhao y su equipo han creado un material adhesivo que puede ayudar a los revestimientos de lucha contra percebes a pegarse a los cascos de metal más y por mas tiempo; retener la humedad y no secarse; y evitar el uso de productos químicos tóxicos y otros contaminantes.

"La bio-contaminación es una preocupación importante para la Armada, lo que lleva a cientos de millones de dólares al año en costos de combustible y mantenimiento," dijo el Dr. Steve McElvany, un administrador de programas en el Programa de Armas y Guerra Marítima de ONR , el cual supervisa la investigación de Zhao. "Es especialmente malo cuando el buque está atracado en el puerto. A los percebes les gusta esos ambientes y tienden a acumularse rápidamente, en grandes cantidades ".

Los percebes son adversarios tan antiguos como la navegación misma. Durante siglos, los marineros se enfrentaron a los bichos con todo, desde el alquitrán hasta la cera. Actualmente, la Marina utiliza pinturas y revestimientos a base de cobre para matar percebes o evitar que se enganche en los cascos. Aunque eficaz, estos materiales tóxicos se se desprenden hacia el agua, lo que afecta negativamente a la vida acuática.

Los recubrimientos de hidrogel para luchar contra los percebes
Una solución vital para los esfuerzos de Zhao podría ser los hidrogeles, los cuales pueden absorber agua y mantenerse en forma de un gel. Estas sustancias extremadamente suaves y resbaladizas pueden aplicar en la parte inferior de un barco como un sellante para evitar que se peguen los percebes al metal. Percebes prefieren puntos duros, sólidos para adherirse y no les gusta superficies tales como los hidrogeles.

Fusionando los hidrogeles con elastómeros
La investigación de Zhao aborda el reto de mantener los recubrimientos de hidrogeles blandos, húmedos y bien fijados al casco metálico. El uso de un agente de unión química llamada benzofenona, su equipo ideó una forma de fusionar hidrogeles con elastómeros - polímeros elásticos (como la silicona y caucho natural) que son estirables, durables e impermeables al agua. El resultado es una barrera pegajosa, que atrapan el agua que mantiene a los hidrogeles suficientemente robustos como para potencialmente soportar las condiciones agresivas del casco de un barco en alta mar.

"Nuestro enfoque se inspiró en la piel humana", dijo Zhao. "La piel tiene una epidermis exterior que protege los nervios, vasos capilares, músculos y órganos - y les impide resecarse, manteniendo su cumplimiento. Sin embargo, en realidad podemos estirar el híbrido de hidrogel-elastómero, siete veces su longitud original y el enlace todavía se mantiene. Es así de fuerte y flexible ".

El híbrido también tiene potencial como un circuito para el transporte de iones, que son moléculas cargadas eléctricamente. Estos circuitos naturales se podrían utilizar para detectar la presencia de percebes en un casco, dijo Zhao. Una vez identificados los crustáceos, un hidrogel especialmente diseñado podría bombear enzimas repelentes de percebes a través de ranuras grabadas en el elastómero.

Ayudando a la marina con el problema de la bio-contaminación
Además de la defensa contra la bio-contaminación, Zhao cree que el material híbrido también podria ser usado como un vendaje inteligente equipado con electrónica y reservorio de drogas - permitiendole controlar heridas y signos vitales tales como la temperatura del cuerpo, la detección de bacterias y administrar antibióticos, y alertar a un médico cuando se requiere más medicina.

"Nuestro objetivo principal es ayudar a la marina a lidiar con el problema de la bio-contaminación", dijo Zhao. "Pero también es emocionante pensar en las otras posibilidades de este material. Esta investigación está todavía muy básica, pero prevemos numerosas aplicaciones potenciales y usos para los hidrogeles y elastómeros. "

Zhao es un ganador 2014 del Programa Joven Investigador de la ONR, una subvención de prestigio otorgado a los científicos e ingenieros con una promesa excepcional para la producción de investigación creativa actualizada, que parece probable que aumente capacidades navales.

Acerca de la Oficina Naval
ONR celebra 70 años de innovación en 2016. Durante siete décadas, ONR a través de sus comandos, incluyendo ONR Global y el Laboratorio de Investigación Naval en Washington, DC-ha sido líder en el descubrimiento, desarrollo y entrega de las innovaciones tecnológicas para la Armada y la Marina.

SpecialChem
14 Octubre 2016

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