Сверхгидрофобные материалы, которые полностью отталкивают воду, являются весьма полезными материалами по ряду очевидных и не очень очевидных причин. Такие материалы могут защитить поверхности от обледенения или коррозии, сделать водонепроницаемой электронику, а недавно инженеры нашли еще одно применение сверхгидрофобным материалам, покрытие из которых может сделать непотопляемыми различные металлические изделия, невзирая на их форму и даже наличие сквозных отверстий.
Сверхгидрофобные материалы получают свои удивительные свойства путем возможности захвата и удерживания воздуха возле своей поверхности. Эти пузырьки воздуха формируют барьер, который не дает воде войти в контакт и смочить поверхность материала. Однако, тот же самый воздух с таким же успехом может придать материалу положительную плавучесть, что и было использовано в данной работе.
При помощи сверхбыстрых импульсов мощного лазера исследователи создали на поверхности металла упорядоченную особым образом матрицу из наноразмерных объектов. Эти объекты улавливают и удерживают достаточно большие воздушные пузыри, формируя сверхгидрофобное покрытие. Однако, проблема заключается в том, что из-за трения в воде наноразмерные объекты достаточно быстро стираются и эффективность отталкивания воды поверхностью резко снижается.
Решением этой проблемы стала структура из двух металлических поверхностей, соединенных друг с другом на некотором расстоянии. При этом, расстояние между пластинами было тщательно рассчитано для того, чтобы между ними был захвачен и удержан максимально возможный объем воздуха.
В результате ученые получили изделие из металла, которое не тонет в воде. Это изделие было принудительно погружено под воду и провело в таком состоянии более двух месяцев. И после того, как ученые убрали удерживающий груз, металлический диск тут же всплыл на поверхность. Положительная плавучесть этого диска сохранилась даже после того, как ученые просверлил в нем несколько сквозных отверстий, диаметром от 3 до 6 миллиметров, воздуха, удерживаемого в других частях структуры, было достаточно для обеспечения положительной плавучести.
Несмотря на кажущуюся простоту и отсутствие каких-либо инноваций во всем этом, подобная технология позволит изготавливать непотопляемые вещи из металлов и других материалов. Плавательные средства и подводные аппараты, изготовленные при помощи таких технологий, могут оставаться на плаву даже после получения серьезных повреждений, а специализированные электронные устройства смогут непрерывно работать под водой гораздо дольше, чем это обеспечивается любыми из других существующих технологий.
И в заключение следует отметить, что данная работа проводилась совместными усилиями ученых из университета Рочестера и Чанчуньского института оптики, точной механики и физики (Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics) китайской Академии наук.
Оценили 11 человек
15 кармы