Attrito, corrosione, e i biofilm sono tre problemi principali nella spedizione. Il progetto di ricerca "Air-retaining Surfaces" (ARES) – un progetto di collaborazione del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) e delle università di Bonn e Rostock – studia nuovi tipi di rivestimenti per navi che trattengono permanentemente uno strato d'aria sott'acqua e, così, aiutano a ridurre notevolmente i tre problemi. L'ARES ha ora ottenuto il Validation Award dal Ministero Federale dell'Istruzione e della Ricerca (BMBF).

"Oltre alla ricerca e all'insegnamento, l'innovazione è uno dei tre compiti fondamentali uguali di KIT. Quello che stiamo cercando di fare è rendere le scoperte scientifiche utilizzabili per l'industria e la società, " afferma il Presidente di KIT, Professor Holger Hanselka. "Quindi, Sono lieto che un progetto coordinato dal KIT su nuovi rivestimenti per navi abbia ricevuto il Validation Award da BMBF quest'anno. Mi congratulo cordialmente con Thomas Schimmel e il suo team di ricercatori del KIT e delle università di Bonn e Rostock per questo successo."

ARES studia nuovi rivestimenti per navi, per mezzo del quale uno strato d'aria viene trattenuto permanentemente sott'acqua, che riduce notevolmente la resistenza all'attrito delle superfici. Allo stesso tempo, Il rilascio di sostanze tossiche dalle vernici e dai biofilm delle navi (fouling) e la corrosione sono impediti dall'involucro d'aria tra la nave e l'acqua. Coordinatore Thomas Schimmel, che lavora presso l'Istituto di Fisica Applicata (APH), l'Istituto di nanotecnologie (INT), e il Centro di ricerca sui materiali per i sistemi energetici (MZE) di KIT, e il suo gruppo sviluppa superfici che trattengono l'aria sott'acqua sulla base dell'effetto salvinia.

L'effetto salvinia studiato dal fisico Professor Thomas Schimmel del KIT e dal botanico Professor Wilhelm Barthlott dell'Università di Bonn in stretta collaborazione con l'esperto di meccanica dei fluidi Professor Alfred Lederer dell'Università di Rostock consente a determinate piante, come la felce acquatica Salvinia molesta, respirare sott'acqua. Per questo scopo, la felce acquatica è ricoperta da particolari peli che ricordano piccoli frustini e sono caratterizzati da una particolare eterogeneità chimica:mentre i singoli peli sono idrorepellenti, ogni singolo capello ha una punta che attira l'acqua che aderisce all'acqua e stabilizza in modo permanente lo strato d'aria trattenuto. Nell'ambito del suo programma di finanziamento "Validazione del potenziale di innovazione tecnologica e sociale della ricerca scientifica, Il Ministero Federale dell'Istruzione e della Ricerca ha sostenuto il progetto ARES. Il Validation Award viene assegnato a progetti eccezionali che sono riusciti a trasferire i risultati ottenuti in una fase di validazione all'applicazione.

"Dopo aver compreso l'effetto salvinia, ci siamo resi conto dell'enorme potenziale economico ed ecologico della sua realizzazione tecnica, " dice Thomas Schimmel. Circa il 90% del commercio internazionale mondiale avviene per via marittima. Se le navi sono racchiuse da un involucro d'aria sott'acqua, i tre maggiori problemi della spedizione potrebbero essere risolti:attrito, corrosione, e biofilm. "Abbiamo sviluppato superfici artificiali che trattengono un tale strato d'aria sott'acqua. I primi prototipi che abbiamo posizionato sott'acqua più di cinque anni fa sono ancora coperti da uno strato d'aria permanente".

Sulla base di tali superfici che trattengono permanentemente l'aria sott'acqua ("Air Coating Technology"), devono essere sviluppati nuovi rivestimenti per navi bioniche, a seguito della quale la nave sarà racchiusa da un involucro d'aria sott'acqua. Il nuovo, la tecnologia ecologica ha un enorme potenziale per ridurre l'attrito e può anche servire come base per un rivestimento "antivegetativo" ecologico che non rilascia alcun veleno nel mare e garantisce inoltre protezione dalla corrosione. Finora, gli scafi delle navi sono stati ricoperti da vernici antivegetative contenenti metalli pesanti per impedire la sedimentazione di alghe e conchiglie.

"Abbiamo dimostrato che la tecnologia Air Coating riduce l'attrito di circa il 20%, poiché l'attrito tra la nave e l'acqua è sostituito dall'attrito tra la nave e l'aria, " spiega Thomas Schimmel. "In futuro, queste superfici innovative potrebbero aumentare l'efficienza energetica e, quindi, contribuire alla tutela dell'ambiente».

Attualmente, la tecnologia Air Coating è in ulteriore sviluppo. Nell'ambito del progetto UE AIRCOAT coordinato da Thomas Schimmel, i partner utilizzano un sistema di pellicole autoadesive per trattenere gli strati d'aria sulle superfici sott'acqua. Del tutto, dieci partner partecipano al progetto finanziato dalla Commissione Europea nell'ambito del programma Horizon 2020. Nell'ambito di un progetto finanziato dalla Fondazione Baden-Württemberg e gestito anche da Schimmel, vengono studiate altre applicazioni della tecnologia Air Coating. Inoltre, la spin-off ACT Aircoating Technologies GmbH è stata costituita per commercializzare la nuova tecnologia.