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 mir in den Sinn kommt, aber es ist klar, dass es viele mögliche Anwendungen gibt. Eine tragbare Schwimmweste, die auch nach einer Reifenpanne noch schwimmt? Elektronische Überwachungsgeräte, die im Ozean langfristig 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 Arten von Spinnen und Ameisen können lange Zeit unter oder auf der Wasseroberfläche überleben, indem sie Luft in einem geschlossenen Bereich einschließen. Argyroneta-Wasserspinnen erzeugen beispielsweise ein kuppelförmiges Unterwassernetz, eine sogenannte Taucherglocke, die sich mit Luft füllt, die von der Oberfläche zwischen ihren superhydrophoben Beinen und den Bauchmuskeln getragen wird. In ähnlicher Weise 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 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.
Selbst nach zwei Monaten Eintauchen sprangen die Strukturen sofort nach der Freigabe der Ladung an die Oberfläche. Die Strukturen behielten diese Fähigkeit auch nach mehrmaligem Durchstechen bei, da Luft in den verbleibenden Teilen des Abteils oder in benachbarten Strukturen eingeschlossen wird.
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.
