Cuando los Navy SEAL realizan inmersiones en aguas árticas, o cuando los equipos de rescate bucean bajo ríos o estanques cubiertos de hielo, el tiempo de supervivencia incluso en los mejores trajes de neopreno es muy limitado, tan poco como decenas de minutos, y la experiencia puedeser extremadamente doloroso, en el mejor de los casos.
Esa visita condujo a una colaboración de dos años que ahora ha dado un resultado dramático: un tratamiento simple que puede mejorar el tiempo de supervivencia para un traje de neopreno convencional en un factor de tres, dicen los científicos.
Los resultados, que podrían aplicarse esencialmente de inmediato, se informan esta semana en la revista Avances RSC en un artículo de Michael Strano, profesor de ingeniería química de Carbon P. Dubbs; Jacopo Buongiorno, profesor de TEPCO y jefe asociado del Departamento de Ciencia e Ingeniería Nucleares; y otros cinco en el MIT y la Universidad George Mason.
El proceso que descubrieron funciona simplemente colocando el traje de neopreno estándar dentro de un autoclave de tanque de presión no más grande que un barril de cerveza, lleno de un gas inerte pesado, durante aproximadamente un día. El tratamiento dura aproximadamente 20 horas, mucho más quecualquiera gastaría en una inmersión, explica Buongiorno, quien también es un ávido usuario de trajes de neopreno compitió en un triatlón la semana pasada. El proceso también se puede hacer con anticipación, con el traje de neopreno colocado en una bolsa sellada para abrirlo soloantes de usar, dice.
Aunque Buongiorno y Strano están en la facultad del MIT, nunca se habían reunido hasta que ambos formaron parte del Grupo de Estudio de Ciencias de Defensa para el Departamento de Defensa ". Visitamos muchas bases y nos reunimos con todo tipode militares hasta generales de cuatro estrellas ", dice Buongiorno, cuya especialidad en ingeniería nuclear tiene que ver con la transferencia de calor, especialmente a través del agua. Aprendieron sobre las necesidades particulares de los militares y se les pidió que diseñaran un proyecto tecnológico para abordar uno de esosDespués de reunirse con un grupo de Navy SEAL, el cuerpo de buceo de élite de operaciones especiales, decidieron que la necesidad de una protección más duradera en aguas heladas era una que podrían asumir.
Observaron las diferentes estrategias que utilizan varios animales para sobrevivir en estas aguas frías, y encontraron tres tipos: bolsas de aire atrapadas en pieles o plumas, como con las nutrias y los pingüinos; calor generado internamente, como con algunos animales y peces incluyendograndes tiburones blancos, que, sorprendentemente, son de sangre caliente; o una capa de material aislante que reduce en gran medida la pérdida de calor del cuerpo, como con la grasa de las focas y las ballenas.
Al final, después de simulaciones y pruebas de laboratorio, terminaron con una combinación de dos de estos: un material aislante similar a la grasa que también utiliza bolsas de gas atrapadas, aunque en este caso el gas no es aire sinoun gas inerte pesado, a saber, xenón o criptón.
El material que se ha convertido en estándar para los trajes de neopreno es el neopreno, un material económico que es una mezcla de materiales de caucho sintético procesados en una especie de espuma, produciendo una estructura de celda cerrada similar a la espuma de poliestireno. Atrapado dentro de esa estructura, ocupando más de dos-tres del volumen y que representan la mitad del calor que se transfiere a través de él, son bolsas de aire.
Strano y Buongiorno descubrieron que si el aire atrapado se reemplaza con xenón o criptón, las propiedades aislantes del material aumentan dramáticamente. El resultado, dicen, es un material con la transferencia de calor más baja que cualquier traje de neopreno jamás hecho ". Establecemos un mundorécord para el traje de neopreno con conductividad térmica más baja del mundo ", dice Strano, conductividad casi tan baja como el aire mismo." Es como usar una capa de aire ".
Descubrieron que esto podría mejorar la supervivencia en agua más fría que 10 grados Celsius, elevándola de menos de una hora a dos o tres horas.
El resultado podría ser una bendición no solo para aquellos en los entornos más extremos, sino para cualquiera que use trajes de neopreno en aguas frías, incluidos nadadores, atletas y surfistas, así como buceadores profesionales de todo tipo.
Actualmente, las únicas alternativas viables de agua fría a los trajes de neopreno son los trajes secos, que tienen una capa de aire entre el traje y la piel que debe mantenerse usando una manguera y una bomba, o un traje de agua tibia, que de manera similar requiereuna conexión de manguera y bomba. En cualquier caso, una falla de la bomba o un corte o rasgadura en el traje puede resultar en una pérdida rápida de aislamiento que puede poner en peligro la vida en minutos.
Pero el neopreno con infusión de xenón o criptón no requiere tal sistema de soporte y no tiene forma de perder rápidamente sus propiedades aislantes, por lo que no conlleva ese riesgo ". Podemos tomar el traje de neopreno de cualquier persona y presurizarlo con xenón para un alto contenido.operaciones de rendimiento ", dice Strano.
Dicen que otra posibilidad es producir un traje de neopreno con las mismas propiedades aislantes que los actuales, pero con una pequeña fracción del grosor, lo que permite una mayor comodidad y libertad de movimiento que podría ser atractivo para los atletas.
Un próximo paso en su investigación es buscar formas de hacer una versión estable a largo plazo de un neopreno infundido con xenón, quizás uniendo una capa protectora sobre él, dicen.
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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