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?
Ein unbesiegbares Gefäß ist der erste Gedanke, der einem in den Sinn kommt, aber es ist klar, dass es viele mögliche Anwendungen gibt. Ein tragbarer Rettungsring, der auch nach einer Reifenpanne noch schwimmt? Elektronische Überwachungsgeräte, die langfristig im Meer überleben können?
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: Einige Spinnen- und Ameisenarten können lange Zeit unter oder auf der Wasseroberfläche überleben, indem sie in einem geschlossenen Bereich Luft einschließen. Argyroneta-Wasserspinnen zum Beispiel erzeugen ein kuppelförmiges Unterwassernetz, eine sogenannte Taucherglocke, die sie mit Luft füllen, die von der Oberfläche zwischen ihren superhydrophoben Beinen und Bauchmuskeln transportiert wird. Ebenso können Feuerameisen ein Floß bilden, indem sie Luft zwischen ihren superhydrophoben Körpern einschließen.
Das Problem und die Lösung
"Das war eine sehr interessante Inspiration"sagt er Guo. Wie die Forscher in der Arbeit anmerken: "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.
Selbst nachdem sie zwei Monate lang untergetaucht waren, sprangen die Strukturen sofort an die Oberfläche, nachdem die Last freigesetzt wurde. Diese Kapazität behielten die Strukturen auch nach mehrmaligem Durchstechen, da Luft in den übrigen Teilen des Kompartiments oder in angrenzenden Strukturen eingeschlossen blieb.
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.
