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.
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.
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.
