Wszyscy wiedzą, że metale to raczej ciężka klasa substancji o dużej gęstości i (jeśli nie mówimy o specjalnych stopach lub ultracienkich arkuszach, takich jak folia) często tonie w wodzie. Jednak naukowcom z University of Rochester udało się stworzyć metal, który po prostu nie chce zatonąć. Nawet jeśli zostanie celowo zanurzony pod powierzchnią wody, wypłynie na powierzchnię.
Jak stworzyć metal, który nie tonie w wodzie
Odpowiedzialny za rozwój jest profesor Wydziału Optyki i Fizyki na University of Rochester Chunlei Guo i jego zespół. Aby stworzyć nowy materiał, naukowcy wykorzystali innowacyjną metodę, która wykorzystuje femtosekundowe błyski lasera do „wytrawiania” powierzchni metali. Oznacza to, że bardzo szybkie i intensywne błyski laserowe tworzą mikro- i nanoskalowe wzory na powierzchni metalu, zmieniając strukturę substancji. Pozwala to warstwie powierzchniowej metalu na zatrzymywanie i zatrzymywanie powietrza, sprawiając, że powierzchnia metalu jest „super hydrofobowa” lub, po prostu, wodoodporna.
Jednak w testach naukowcy odkryli, że po dłuższym zanurzeniu w wodzie powierzchnie mogą zacząć tracić właściwości hydrofobowe. A potem uwagę naukowców przyciągnęły… pająki i mrówki.
Na przykład pająki wodne Argyroneta tworzą podwodną kopulastą sieć - tak zwany dzwon nurkowy, który wypełniają powietrzem, które niosą z powierzchni na nogach i brzuchu. W ten sam sposób niektóre gatunki mrówek są w stanie tworzyć „bąbelki wody”, utrzymując pęcherzyki powietrza na powierzchni ciała.
W rezultacie zespół naukowców opracował strukturę, w której dwie metalowe płytki zostały pokryte maleńkimi „wzorami”, tak jak poprzednio. Dopiero teraz kładą te talerze jeden na drugim, obracając je do wewnątrz „wzorem”. Pomiędzy płytami było wystarczająco dużo miejsca, aby przechwytywać i utrzymywać powietrze, co zapobiegało zapadaniu się metalowej konstrukcji.
Co więcej, struktura superhydrofobowa utrzymuje się na powierzchni nawet po znacznych uszkodzeniach strukturalnych. W ramach eksperymentu naukowcy wykonali 6 otworów w płytkach o średnicy 3 milimetrów oraz jeden otwór o średnicy 6 milimetrów. W tym samym czasie płyty nadal unosiły się na powierzchni wody.
Film promocyjny:
Metal nadal pływa nawet po rozległych uszkodzeniach.
Zespół twierdzi, że podobny proces można zastosować do modyfikacji dowolnego rodzaju metalu. Kiedy eksperci po raz pierwszy testowali nową technologię, modyfikacja obszaru metalu o wymiarach 2,5 na 2,5 centymetra zajęła im godzinę. Teraz, dzięki zastosowaniu siedmiokrotnie mocniejszych laserów, proces znacznie przyspieszył i, zdaniem twórców, „technologia jest gotowa do użytku komercyjnego”.
Vladimir Kuznetsov