Ученые, вдохновившись водяными пауками и огненными муравьями, создали плавучую металлическую конструкцию. Она не тонет, даже если ее часто помещают в воду или если она повреждена.
Исследователи из США и Китая, вдохновившись водяными
пауками и огненными муравьями, создали плавучую металлическую
конструкцию. Она обладает водоотталкивающими свойствами,
благодаря которым не тонет – даже если ее часто помещают в воду
или если она повреждена, передает
пресс-служба Рочестерского университета. Открытие позволит в
будущем создать непотопляемые корабли или сделать электронику
водонепроницаемой. Подробное описание разработки
дано в журнале ACS Applied Materials and
Interfaces.
Инженеры применили знание о том, что воздух делает предметы
плавучими. В начале своей работы они использовали сверхкороткие
импульсы лазера (фемтосекундные вспышки), чтобы вытравить на
поверхности металла сложные микро- и наноразмерные структуры,
которые захватывают воздух и делают поверхности супергидрофобными
(водоотталкивающими). Однако эксперимент показал, что после
долгого пребывания в воде металлические изделия начинают терять
свои гидрофобные свойства.
Новое решение ученым подсказали пауки и муравьи, которые могут
долгое время находится под водой или на ее поверхности. Как?
Захватив воздух в замкнутом пространстве. Например, водные пауки
создают подводную куполообразную паутину – так называемый
водолазный колокол, – которую они наполняют воздухом, переносимым
с поверхности между их супергидрофобными лапками и брюшной
полостью. Точно так же огненные муравьи могут собирать плот из
собственных супергидрофобных тел, задерживая пузырьки воздуха
между ними.
Ученые создали структуру, в которой обрабатываемые поверхности на
двух параллельных алюминиевых пластинах смотрят внутрь, а не
наружу, поэтому они закрыты и не подвержены внешнему износу.
Ученые высчитали расстояние, на которое пластины должны быть
размещены друг от друга, чтобы захватить и удержать достаточно
воздуха для поддержания плавучести конструкции. В результате
получилось изделие с водонепроницаемым отсеком.
Инженеры поместили конструкцию в воду и положили на нее сверху
груз. Обратно достали ее лишь спустя два месяца. Даже по
истечении этого времени конструкция сразу же отскочила на
поверхность, как только с нее сняли груз. Более того, полученное
изделие держалось на плаву даже после многократных повреждений:
воздух по-прежнему оставался в конструкции – и его было
достаточно, чтобы она не пошла ко дну.
Для своего изделия исследователи использовали алюминий, однако,
как отмечается в работе, их процесс «травления» можно применить и
к другим металлам. Кроме того, за время своего исследования
ученые значительно продвинулись в скорости обработки
металлических поверхностей. Сначала им требовался час, чтобы
нанести «узоры» на поверхность размером 2,5 на 2,5 сантиметра.
Затем они ускорили этот процесс, использовав лазеры в семь раз
мощнее и ускоренное сканирование.
Название видео
[Фото: J. Adam Fenster/University of Rochester]
Источник: www.rochester.edu