Kaikki tietävät, että metallit ovat melko raskas luokka aineita, joilla on suuri tiheys ja (jos emme puhu erityisistä seoksista tai ultraohutlevyistä kalvoista kuten foliosta), ne usein uppoavat vedessä. Rochesterin yliopiston tutkijat ovat kuitenkin pystyneet luomaan metallin, joka yksinkertaisesti kieltäytyy upottelemasta. Vaikka se upotettaisiin tarkoituksella vedenpinnan alle, se kelluu pintaan.
Kuinka luoda metalli, joka ei upota veteen
Kehittämisestä vastaa Rochesterin yliopiston optiikan ja fysiikan laitoksen professori Chunlei Guo ja hänen tiiminsä. Uuden materiaalin luomiseksi tutkijat käyttivät innovatiivista menetelmää, joka käyttää femtosekunnin laservälkeä "syövyttämään" metallien pintaa. Toisin sanoen erittäin nopeat ja voimakkaat lasersilmät luovat mikro- ja nanomittakaavan kuviot metallin pinnalle muuttaen aineen rakennetta. Tämä antaa metallin pintakerrokselle mahdollisuuden tarttua ja pidättää ilmaa, jolloin metallipinta on "superhydrofobinen" tai yksinkertaisesti vettä hylkivä.
Testien aikana tutkijat kuitenkin havaitsivat, että pitkään veteen upotuksen jälkeen pinnat voivat alkaa menettää hydrofobisia ominaisuuksiaan. Ja sitten tutkijat olivat kiinnittäneet hämähäkkejä ja muurahaisia.
Esimerkiksi Argyroneta-vesilinnun hämähäkit luovat vedenalaisen kaarevan verkon - ns. Sukelluskellon, jonka ne täyttävät ilmalla ja jota ne kantavat pinnalta jalkojensa ja vatsansa. Samalla tavalla jotkut muurahaislajit pystyvät muodostamaan "vesikuplan" pitämällä ilmakuplia kehon pinnalla.
Seurauksena tutkijaryhmä kehitti rakenteen, jossa kaksi metallilevyä peitettiin pienillä "kuvioilla" kuten ennenkin. Vasta nyt he panivat nämä levyt päällekkäin kääntämällä ne sisäänpäin "kuviolla". Levyjen välillä oli tarpeeksi tilaa ilman sieppaamiseksi ja pitämiseksi, mikä esti metallirakenteen uppoutumisen.
Lisäksi superhydrofobinen rakenne pysyy pinnalla jopa merkittävien rakennevaurioiden jälkeen. Kokeen osana tutkijat tekivät 6 reikää levyihin, joiden halkaisija oli 3 mm ja yhden reikään, joiden halkaisija oli 6 mm. Samanaikaisesti levyt kelluivat edelleen veden pinnalla.
Mainosvideo:
Metalli kelluu edelleen suurien vaurioiden jälkeen.
Tiimi väittää, että samanlaista prosessia voidaan käyttää minkä tahansa metallin modifiointiin. Kun asiantuntijat testasivat ensimmäistä kertaa uutta tekniikkaa, 2,5 - 2,5 senttimetrin metallialueen muuttaminen kesti tunnin. Nyt, kun käytetään lasereita seitsemän kertaa tehokkaammin, prosessi on kiihtynyt huomattavasti ja yleensä kehittäjien mukaan "tekniikka on valmis kaupalliseen käyttöön".
Vladimir Kuznetsov