Forscher der Universität von Rochester lassen sich von der Natur inspirieren, indem sie die Eigenschaften von Spinnen und Ameisen „untergraben“, um eine Metallstruktur zu schaffen, die so wasserabweisend ist, dass sie sich buchstäblich weigert, zu sinken.
Das unsinkbare Material weist Eigenschaften auf, die unabhängig von seiner Zeit im Wasser über Wasser bleiben, unabhängig davon, ob es beschädigt oder perforiert ist.
Könnte dies zu einem unsinkbaren Schiff führen?
Un natante invincibile è il primo pensiero che viene in mente, ma è chiaro che le applicazioni possibili sono tante. Un salvagente indossabile che galleggerà ancora, anche dopo essere stato forato? Dispositivi elettronici di monitoraggio che possono sopravvivere a lungo termine nell’oceano?
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Die Entdeckung ist das Ergebnis der Arbeit eines Teams der University of Rochester und Chunlei Guo, Professor am Changchun Institut für Optik, Feinmechanik und Physik in China. Das Labor Er beschrieb die Forschung in der Fachzeitschrift ACS Applied Materials and Interfaces.
Das Projekt wurde aus Mitteln der Bill & Melinda Gates-Stiftung, das US Army Research Office und die National Science Foundation.
Tochter eines Lasers
Die Einrichtung verwendet eine revolutionäre Technik, die vom Labor entwickelt wurde, um Metalloberflächen mit einem Femtosekundenlaser zu „gravieren“. Durch das Gravieren komplizierter Muster im Mikro- und Nanomaßstab ist es möglich, Luft einzufangen und Oberflächen superhydrophob oder wasserabweisend zu machen.
Natürliche Inspiration
Die Eigenschaft "unsinkbares Metall" ist bereits in der Natur vorhanden: alcune specie di ragni e formiche possono sopravvivere per lunghi periodi sotto o sulla superficie dell’acqua proprio intrappolando l’aria in un’area chiusa. I ragni acquatici Argyroneta, ad esempio, creano una rete subacquea a forma di cupola, una cosiddetta campana subacquea, che si riempiono di aria trasportata dalla superficie tra le loro gambe super-idrofobiche e gli addominali. Allo stesso modo, le formiche di fuoco possono formare una zattera intrappolando l’aria tra i loro corpi superidrofobici.
Das Problem und die Lösung
"Das war eine sehr interessante Inspiration"sagt er Guo. Wie die Forscher in der Arbeit bemerken: "Die wichtigste Erkenntnis ist, dass facettierte superhydrophobe (SH) Oberflächen ein großes Luftvolumen einschließen können, was auf die Möglichkeit hinweist, SH-Oberflächen zur Herstellung schwimmender Geräte zu verwenden."
Guos Labor hat eine Struktur geschaffen, bei der die auf zwei parallelen Aluminiumplatten behandelten Oberflächen nach innen und nicht nach außen zeigen und daher geschlossen und frei von äußerem Verschleiß und Abrieb sind. Die Oberflächen sind durch den richtigen Abstand voneinander getrennt, um genügend Luft einzufangen und zurückzuhalten, damit die Struktur schwebt, wodurch im Wesentlichen ein wasserdichtes Fach entsteht.
Anche dopo essere state immerse per due mesi, le strutture sono immediatamente rimbalzate in superficie dopo il rilascio del carico. Le strutture hanno anche mantenuto questa capacità anche dopo essere state forate più volte, perché l’aria rimane intrappolata nelle restanti parti del compartimento o nelle strutture adiacenti.
Obwohl das Team für dieses Projekt Aluminium verwendete, könnte der „Ätzprozess“ jedes Material oder Metall unsinkbar machen “, sagt Guo.
Die ersten Ätzversuche dauerten einige Zeit: Für eine Fläche von 2,5 Quadratzentimetern wurde eine Stunde benötigt.
