Американские ученые разработали непотопляемые металлические конструкции

08.11.19 | 16:21

Команда физиков из Рочестерского университета в штате Нью-Йорк создала прототипы металлических конструкций, которые невозможно потопить, даже полностью погрузив в воду.

Идею изобретения ученые позаимствовали у водяных пауков и ядовитых огненных муравьев, тела которых обладают водоотталкивающими свойствами.

Специальный микроскопический узор, нанесенный на поверхность металла, препятствует смачиванию, образуя своеобразную воздушную подушку, за счет которой конструкция остается на плаву, даже если в ней пробито несколько сквозных отверстий.

Результаты первых испытаний новой технологии описаны в статье, опубликованной в среду в журнале Американского химического общества Applied Materials and Interfaces.

Авторы исследования надеются, что в будущем с ее помощью можно будет строить непотопляемые пассажирские и торговые суда, а также устройства, которые смогут проводить долгое время под водой, не соприкасаясь с ней и не подвергаясь коррозии.

Воздушный узор

Пауки-серебрянки живут под водой - в гнездах, сплетенных из паутины и открытых снизу наподобие водолазного колокола. Свое жилище паук наполняет воздухом, который он приносит с поверхности, зажав пузырек между брюшком и задними лапками, которые обладают гидрофобными свойствами и поэтому не смачиваются водой.

Такими же свойствами обладают конечности огненных муравьев, за счет чего эти насекомые могут конструировать из своих тел своеобразные плоты, дрейфуя по поверхности воды за счет зажатых между особями пузырьков воздуха.

Американские физики научились придавать аналогичные свойства легким металлическим конструкциям путем нанесения на их поверхность микро- и наногравировки при помощи сверхкоротких вспышек лазера (продолжительностью в миллиардные доли микросекунды).

Вода на поверхности репеллента

Правообладатель иллюстрацииJ. ADAM FENSTER/UNIVERSITY OF ROCHESTER

Полученный "узор" удерживает воздух и делает материал водоотталкивающим: его невозможно намочить, даже полностью погрузив в воду и придавив ко дну, за счет поверхностного натяжения.

Без дополнительного давления изделие из такого металла просто держится на поверхности - даже если деформировать гравированный металл, пробив в нем несколько отверстий.

Если же сделать конструкцию многослойной, то при погружении между несмачиваемыми металлическими поверхностями образуется воздушный карман, который выталкивает ее на поверхность.

Двуслойная конструкция

Правообладатель иллюстрацииJ. ADAM FENSTER/UNIVERSITY OF ROCHESTER

В результате испытаний выяснилось, что со временем гравировка может начать понемногу терять свои гидрофобные свойства, если материал держать под водой очень долго.

Однако даже через два месяца испытаний придавленная на дне алюминиевая конструкция мгновенно всплыла на поверхность, как только с нее убрали лишний груз.

По словам профессора Рочестерского университета Чунлея Гуо, разработанная в его лаборатории техника гидрофобной гравировки подходит для нанесения на поверхность буквально любого металла или других материалов.

Первоначально за час наноузором можно было покрыть лишь около 6,5 квадратных сантиметров алюминиевой поверхности. Однако за время испытаний ученым удалось ускорить этот процесс в несколько раз.

bbc.com