Quando i Navy SEAL effettuano immersioni nelle acque artiche, o quando le squadre di soccorso si tuffano sotto fiumi o stagni coperti di ghiaccio, il tempo di sopravvivenza anche nelle migliori mute è molto limitato, appena decine di minuti, e l'esperienza può essere estremamente dolorosa nella migliore delle ipotesi. Trovare modi per estendere quel tempo di sopravvivenza senza ostacolare la mobilità è stata una priorità per la Marina degli Stati Uniti e per i subacquei scientifici, come hanno appreso due professori di ingegneria del MIT durante un recente programma che li ha portati in una varietà di strutture navali.

Quella visita ha portato a una collaborazione di due anni che ora ha prodotto un risultato drammatico:un trattamento semplice che può migliorare il tempo di sopravvivenza per una muta convenzionale di un fattore tre, dicono gli scienziati.

Le scoperte, che potrebbe essere applicato essenzialmente immediatamente, sono riportati questa settimana sul giornale I progressi di RSC , in un articolo di Michael Strano, il professore di ingegneria chimica Carbon P. Dubbs; Jacopo Buongiorno, il Professore TEPCO e Direttore Associato del Dipartimento di Scienze e Ingegneria Nucleare; e altri cinque al MIT e alla George Mason University.

Il processo che hanno scoperto funziona semplicemente posizionando la muta standard in neoprene all'interno di un'autoclave con serbatoio a pressione non più grande di un barilotto di birra, riempito con un gas inerte pesante, per circa un giorno. Il trattamento poi dura circa 20 ore, molto più a lungo di quanto chiunque spenderebbe in un'immersione, spiega Buongiorno, che è lui stesso un avido utente di muta. (Ha gareggiato in un triathlon proprio la scorsa settimana.) Il processo potrebbe anche essere fatto in anticipo, con la muta riposta in un sacchetto sigillato da aprire appena prima dell'uso, lui dice.

Sebbene Buongiorno e Strano siano entrambi alla facoltà del MIT, non si erano mai incontrati fino a quando non facevano entrambi parte del Defense Science Study Group per il Dipartimento della Difesa. "Abbiamo avuto modo di visitare molte basi, e ha incontrato tutti i tipi di militari fino a generali a quattro stelle, "dice Buongiorno, la cui specialità in ingegneria nucleare ha a che fare con il trasferimento di calore, soprattutto attraverso l'acqua. Hanno appreso delle particolari esigenze dei militari e gli è stato chiesto di progettare un progetto tecnologico per soddisfare una di quelle esigenze. Dopo l'incontro con un gruppo di Navy SEALs, il corpo subacqueo d'élite delle operazioni speciali, decisero che la necessità di una protezione più duratura nelle acque ghiacciate era quella che potevano affrontare.

Hanno esaminato le diverse strategie che i vari animali usano per sopravvivere in queste acque gelide, e ne ho trovati di tre tipi:sacche d'aria intrappolate nella pelliccia o nelle piume, come con lontre e pinguini; calore generato internamente, come con alcuni animali e pesci (compresi i grandi squali bianchi, quale, sorprendentemente, sono a sangue caldo); o uno strato di materiale isolante che rallenta notevolmente la perdita di calore dal corpo, come con il grasso di foca e di balena.

Alla fine, dopo simulazioni e test di laboratorio, sono finiti con una combinazione di due di questi:un materiale isolante simile al grasso che utilizza anche sacche di gas intrappolate, anche se in questo caso il gas non è aria ma un gas inerte pesante, vale a dire xeno o krypton.

Il materiale che è diventato standard per le mute è il neoprene, un materiale poco costoso che è un mix di materiali in gomma sintetica trasformati in una sorta di schiuma, producendo una struttura a cellule chiuse simile al polistirolo. Intrappolato all'interno di quella struttura, occupando più di due terzi del volume e rappresentando la metà del calore che viene trasferito attraverso di esso, sono sacche d'aria.

Strano e Buongiorno hanno scoperto che se l'aria intrappolata viene sostituita con xeno o krypton, le proprietà isolanti del materiale aumentano notevolmente. Il risultato, dicono, è un materiale con il trasferimento di calore più basso di qualsiasi muta mai realizzata. "Abbiamo stabilito un record mondiale per la muta con la conduttività termica più bassa del mondo, " Dice Strano:la conduttività è bassa quasi quanto l'aria stessa. "È come indossare una cappa d'aria".

Hanno scoperto che questo potrebbe migliorare la sopravvivenza in acque più fredde di 10 gradi Celsius, portandolo da meno di un'ora a due o tre ore.

Il risultato potrebbe essere un vantaggio non solo per chi si trova negli ambienti più estremi, ma a chi usa le mute in acque fredde, compresi i nuotatori, atleti, e surfisti, così come subacquei professionisti di ogni tipo.

Attualmente, le uniche alternative praticabili per l'acqua fredda alle mute sono le mute stagne, che hanno uno strato d'aria tra la tuta e la pelle che deve essere mantenuto utilizzando un tubo flessibile e una pompa, o una muta per l'acqua calda, che richiede similmente un tubo flessibile e un collegamento della pompa. In ogni caso, un guasto della pompa o un taglio o uno strappo nella tuta può comportare una rapida perdita di isolamento che può essere pericolosa per la vita in pochi minuti.

Ma il neoprene infuso con xeno o krypton non richiede un tale sistema di supporto e non ha modo di perdere rapidamente le sue proprietà isolanti, e quindi non comporta questo rischio. "Possiamo prendere la muta in neoprene di chiunque e pressurizzare con lo xeno per operazioni ad alte prestazioni, "dice Strano.

Un'altra possibilità, dicono, è produrre una muta con le stesse proprietà isolanti di quelle attuali, ma con una piccola frazione dello spessore, consentendo un maggiore comfort e libertà di movimento che potrebbe essere attraente per gli atleti.

Un passo successivo nella loro ricerca è quello di esaminare i modi per realizzare un progetto a lungo termine, versione stabile di un neoprene infuso allo xeno, magari incollandovi sopra uno strato protettivo, dicono.