Пауки и муравьи вдохновили ученых на непотопляемые металлические структуры

Исследователи из Рочестерского университета изготовили настолько водоотталкивающие металлические структуры, что они не тонут, независимо от силы воздействия или количества повреждений.

На проект команду вдохновили пауки-серебрянки и живые плоты, создаваемые красными муравьями, сообщает sciencedaily.com. Новый материал позволит создать непотопляемые корабли, спасательные средства, остающиеся на плаву после проколов, и систем наблюдения, выдерживающих длительное пребывание в океане.

Выводы исследования представлены в ACS Applied Materials and Interfaces.

Структура, разработанная лабораторией профессора Чуньлэя Го, получается благодаря фемтосекундному воздействию лазерных импульсов. Они протравливают в металле микро- и наномерные узоры, захватывающие воздух и обеспечивающие высокую гидрофобность. Но ученые обнаружили, что, при длительном нахождении в воде, материал теряет способность ее отталкивать. На решение проблемы их натолкнула способность насекомых задерживать воздух в телах (муравьи) или искусственно созданных структурах (пауки-серебрянки).

«Эти многогранные сверхгидрофобные (СГ) поверхности захватывают большие объемы кислорода, что позволяет использовать их для создания плавучих устройств», — сказал Го.

Команда изготовила структуру из 2 параллельных алюминиевых пластин, повернутых обработанными сторонами вовнутрь. Так они не контактируют с водой. Расстояние между поверхностями подобрано так, чтобы захватывать и удерживать достаточно воздуха для плавучести. Даже после двухмесячного погружения, изделие сразу всплывало при снятии нагрузки. Структура сохраняла плавучесть при многочисленных проколах – воздух оставался в неповрежденных полостях.

«Процесс травления подходит для любых металлов, других материалов», — сказал Го.

При первой демонстрации техники, потребовался час для обработки участка, сечением 25х25 мм. Теперь ученые в 7 раз повысили мощность лазеров, ускорив процесс и сделав его более подходящим для коммерциализации.

Исследование получило финансовую поддержку от Фонда Билла и Мелинды Гейтсов, Исследовательского офиса армии США и Национального научного фонда.