Билл Гейтс финансирует непотопляемый металл

Джанлука Риччио

Технология

Специальная лазерная гравировка делает металл непотопляемым, создавая структуру, которая остается на плаву даже после повреждения или высверливания

Исследователи из Рочестерского университета вдохновлены природой, «добывая» особенности пауков и муравьев, чтобы создать металлическую конструкцию, настолько водоотталкивающую, что она буквально отказывается тонуть.

Непотопляемый материал обладает такими характеристиками, что он остается на плаву независимо от времени пребывания в воде, независимо от того, поврежден он или перфорирован.

Металлическая конструкция с лазерной гравировкой (справа) плавает вверх по поверхности воды.

Может ли это привести к непотопляемому кораблю?

Непобедимое судно — первая мысль, которая приходит на ум, но ясно, что возможных применений множество. Носимый спасательный жилет, который будет плавать даже после прокола? Электронные устройства мониторинга, способные длительное время выживать в океане?

Открытие является результатом работы команды из Рочестерского университета и Чуньлей Го, профессор Чанчуньского института оптики, точной механики и физики в Китае. Лаборатория он описал исследование в научном журнале ACS Applied Materials and Interfaces.

Проект был поддержан финансированием Фонд Билла и Мелинды Гейтс, Исследовательский офис армии США и Национальный научный фонд.

Дочь лазера

На предприятии используется разработанная лабораторией революционная технология «травления» металлических поверхностей фемтосекундным лазером. Травя сложные микро- и наноразмерные узоры, можно улавливать воздух и делать поверхности супергидрофобными или водоотталкивающими.

Непотопляемый металл

Природное вдохновение

Характеристика, присвоенная «непотопляемому металлу», уже присутствует в природе: некоторые виды пауков и муравьев могут выживать в течение длительного времени под водой или на ее поверхности, удерживая воздух в замкнутом пространстве. Водяные пауки Argyroneta, например, создают куполообразную подводную паутину, так называемый водолазный колокол, который они наполняют воздухом, переносимым с поверхности между их супергидрофобными ногами и брюшной полостью. Точно так же огненные муравьи могут образовывать плот, задерживая воздух между своими супергидрофобными телами.

Проблема и решение

«Это было очень интересное вдохновение»он говорит Го, Как отмечают исследователи в документе: «Ключевое открытие заключается в том, что граненые супергидрофобные (SH) поверхности могут удерживать большой объем воздуха, что указывает на возможность использования SH-поверхностей для создания плавающих устройств».

Лаборатория Го создала конструкцию, в которой обработанные поверхности на двух параллельных алюминиевых пластинах обращены внутрь, а не наружу, поэтому закрыты и свободны от внешнего износа и истирания. Поверхности разделены подходящим расстоянием для захвата и удержания достаточного количества воздуха для поддержания плавучести конструкции, в сущности, создавая водонепроницаемое отделение.

Даже после двухмесячного погружения конструкции сразу же всплыли на поверхность после сброса груза. Конструкции также сохраняли эту способность даже после многократного прокола, поскольку воздух остается в оставшихся частях отсека или в соседних конструкциях.

Хотя в этом проекте команда использовала алюминий, «процесс травления» может сделать непотопляемым любой материал или металл», — говорит Го.

Первые эксперименты с гравировкой заняли некоторое время: на площадь 2,5 квадратных сантиметра ушёл час.

Позже, используя в семь раз более мощные и быстрые сканирующие лазеры, лаборатория ускорила процесс, сделав его более устойчивым для коммерческих приложений.