Создан металл, который не тонет в воде
Всем известно, что металлы — довольно тяжелый класс веществ, который обладает высокой плотностью и (если мы не говорим об особых сплавах или сверхтонких листах наподобие фольги) зачастую тонет в воде. Однако исследователи из Университета Рочестера смогли создать металл, который просто отказывается тонуть. Даже если его специально погрузить под водную гладь — он всплывет на поверхность.
Как создать металл, который не тонет в воде
За разработку отвечает профессор кафедры оптики и физики Университета Рочестера Чунлей Го и его команда. Для создания нового материала исследователи применили новаторский метод, использующий фемтосекундные вспышки лазеров для «травления» поверхности металлов. То есть очень быстрые и интенсивные вспышки лазеров создают на поверхности металла микро- и наноразмерные узоры, меняя структуру вещества. Благодаря этому поверхностный слой металла может захватывать воздух и удерживать его, что делает поверхность металла «супергидрофобными» или, попросту говоря, водоотталкивающими.
Подобный подход может привести к созданию непотопляемых кораблей. Или же к разработке электронных устройств, который будут мало того, что плавать на поверхности, так еще и будут практически полностью водонепронецаемыми. — говорит профессор Чунлей Го.
Однако в ходе испытаний исследователи обнаружили, что после длительного погружения в воду поверхности могут начать терять свои гидрофобные свойства. И тогда внимание ученых привлекли…пауки и муравьи.
Например, водоплавающие пауки Argyroneta создают подводную куполообразную паутину—так называемый водолазный колокол, которую они заполняют воздухом, который они перенося с поверхности на своих ногах и брюшке. Точно таким же образом некоторые виды муравьев способны формировать «водяной пузырь», удерживая на поверхности тела пузыри воздуха.
Это очень интересное природное явление, — отмечают исследователи. Ключевым в данном случае является то, что супергидрофобные (SH) поверхности могут захватывать большой объем воздуха, что указывает на возможность использования SH-поверхностей для создания плавучих устройств.
В итоге команда ученых разработала структуру, в которой две металлические пластины точно также, как и ранее, покрыли крошечными «узорами». Только вот положили эти пластины друг на друга, обратив «рисунком» внутрь. Между пластинами оказалось достаточно места, чтобы захватывать и удерживать воздух, который не давал металлической структуре потонуть.
При этом сверхгидрофобная структура остается на плаву даже после значительного структурного повреждения. В рамках эксперимента ученые сделали в пластинах 6 отверстий диаметром в 3 миллиметра и одно отверстие диаметром 6 миллиметров. Пластины при этом продолжали плавать на поверхности воды.
Команда ученых утверждает, подобный процесс может быть применен для модификации любых видов металлов. Когда эксперты впервые испытывали новую технологию, им потребовался один час на то, чтобы модифицировать площадь металла размером 2,5 на 2,5 сантиметра. Теперь, используя лазеры в семь раз мощнее, процесс значительно ускорился и в целом, по словам разработчиков, «технология готова для коммерческого применения».