Исследователи из Рочестерского университета черпают вдохновение в природе, «подрывая» характеристики 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 много. Носимый спасательный жилет, который будет плавать даже после прокола? Электронные устройства мониторинга, способные выжить в океане в течение длительного времени?
Открытие является результатом работы команды из Университета Рочестера 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, Исследовательское бюро армии США и Национальный научный фонд.
Дочь лазера
В объекте используется революционная технология, разработанная лабораторией для «гравировки» металлических поверхностей с помощью фемтосекундного лазера. Гравируя сложные микро- и наноразмерные узоры, можно задерживать воздух и делать поверхности супергидрофобными или водоотталкивающими.
Естественное вдохновение
Характеристика, данная «непотопляемому металлу», уже присутствует в природе: некоторые виды пауков и муравьев могут длительное время выживать под водой или на поверхности воды, удерживая воздух в замкнутом пространстве. Водные пауки Argyroneta, например, создают куполообразную подводную сеть, так называемый водолазный колокол, который наполняется воздухом, уносимым с поверхности между их супергидрофобными ногами и прессом. Точно так же огненные муравьи могут образовывать плот, удерживая воздух между своими супергидрофобными телами.
Проблема и решение
«Это было очень интересное вдохновение»он говорит Го, Как отмечают исследователи в документе: «Ключевой вывод заключается в том, что граненые супергидрофобные (SH) поверхности могут улавливать большой объем воздуха, что указывает на возможность использования SH-поверхностей для создания плавучих устройств».
Лаборатория Го создала конструкцию, в которой поверхности, обработанные на двух параллельных алюминиевых пластинах, обращены внутрь, а не наружу, поэтому они закрыты и не подвержены внешнему износу и истиранию. 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 выпрыгивали на поверхность после сброса нагрузки. Структуры также сохраняли эту способность даже после нескольких проколов, потому что воздух остается в ловушке в оставшихся частях отсека или в соседних конструкциях.
Хотя в этом проекте команда использовала алюминий, «процесс травления» мог сделать любой материал или металл непотопляемым», — говорит Гуо.
Первые эксперименты по травлению заняли некоторое время: на площадь 2,5 квадратных сантиметра требовался час.
